Это обусловлено использованием методов исследования, основанных на высоких технологиях с применением широкого спектра электромагнитных и ультразвуковых (УЗ) колебаний.

На сегодняшний день не менее 85 % клинических диагнозов устанавливается или уточняется с помощью различных методов лучевого исследования. Данные методы успешно применяются для оценки эффективности различных видов терапевтического и хирургического лечения, а также при динамическом наблюдении за состоянием больных в процессе реабилитации.

Лучевая диагностика включает следующий комплекс методов исследования:

• традиционная (стандартная) рентгенодиагностика;
• рентгеновская компьютерная томография (РКТ);
• магнитно-резонансная томография (МРТ);
• УЗИ, ультразвуковая диагностика (УЗД);
• радиснуклидная диагностика;
• тепловидение (термография);
• интервенционная радиология.

Безусловно, с течением времени перечисленные методы исследования будут пополняться новыми способами лучевой диагностики. Данные разделы лучевой диагностики представлены в одном ряду неслучайно. Они имеют единую семиотику, в которой ведущим признаком болезни является «теневой образ».

Иными словами, лучевую диагностику объединяет скиалогия (skia - тень, logos - учение). Это особый раздел научных знаний, изучающий закономерности образования теневого изображения и разрабатывающий правила определения строения и функции органов в норме и при наличии патологии.

Логика клинического мышления в лучевой диагностике основана на правильном проведении скиалогического анализа. Он включает в себя подробную характеристику свойств теней: их положение, количество, величину, форму, интенсивность, структуру (рисунка), характер контуров и смещаемости. Перечисленные характеристики определяются четырьмя законами скиалогии:

1. закон абсорбции (определяет интенсивность тени объекта в зависимости от его атомного состава, плотности, толщины, а также характера самого рентгеновского излучения);
2. закон суммации теней (описывает условия формирования образа за счет суперпозиции теней сложного трехмерного объекта на плоскость);
3. проекционный закон (представляет построение теневого образа с учетом того, что пучок рентгеновского излучения имеет расходящийся характер, и его сечение в плоскости приемника всегда больше, чем на уровне исследуемого объекта);
4. закон тангенциалъности (определяет контурность получаемого образа).

Формируемое рентгеновское, ультразвуковое, магнитно-резонансное (MP) или другое изображение является объективным и отражает истинное морфо-функциональное состояние исследуемого органа. Трактовка врачом-специали-стом полученных данных - этап субъективного познания, точность которого зависит от уровня теоретической подготовки исследующего, способности к клиническому мышлению и опыта.

Традиционная рентгенодиагностика

Для выполнения стандартного рентгенологического исследования необходимы три составляющих:

• источник рентгеновского излучения (рентгеновская трубка);
• объект исследования;
• приемник (преобразователь) излучения.

Все методики исследования отличаются друг от друга только приемником излучения, в качестве которого используются: рентгеновская пленка, флюоресцирующий экран, полупроводниковая селеновая пластина, дозиметрический детектор.

На сегодняшний день в качестве приемника излучения основной является та или иная система детекторов. Таким образом, традиционная рентгенография целиком переходит на цифровой (дигитальный) принцип получения изображений.

Основными преимуществами традиционных методик рентгенодиагностики являются их доступность практически во всех лечебных учреждениях, высокая пропускная способность, относительная дешевизна, возможность многократных исследований, в том числе и в профилактических целях. Наибольшую практическую значимость представленные методики имеют в пульмонологии, остеологии, гастроэнтерологии.

Рентгеновская компьютерная томография

Прошло три десятилетия с того момента, как в клинической практике стала применяться РКТ. Вряд ли авторы этого метода, А. Кормак и Г. Хаунсфилд, получившие в 1979 г. Нобелевскую премию за его разработку, могли предположить, насколько быстрым окажется рост их научных идей и какую массу вопросов поставит это изобретение перед врачами-клиницистами.

Каждый компьютерный томограф состоит из пяти основных функциональных систем:

1. специальный штатив, называемый гентри, в котором находятся рентгеновская трубка, механизмы для формирования узкого пучка излучения, дозиметрические детекторы, а также система сбора, преобразования и передачи импульсов на электронно-вычислительную машину (ЭВМ). В центре штатива располагается отверстие, куда помещается пациент;
2. стол для пациента, который перемещает пациента внутри гентри;
3. ЭВМ-накопитель и анализатор данных;
4. пульт управления томографом;
5. дисплей для визуального контроля и анализа изображения.

Различий в конструкциях томографов обусловлены, прежде всего, выбором способа сканирования. К настоящему времени имеется пять разновидностей (поколений) рентгеновских компьютерных томографов. Сегодня основной парк данных аппаратов представлен приборами со спиральным принципом сканирования.

Принцип работы рентгеновского компьютерного томографа заключается в том, что интересующий врача участок тела человека сканируется узким пучком рентгендвского излучения. Специальные детекторы измеряют степень его ослабления, сравнивая число фотонов на входе и выходе из исследуемого участка тела. Результаты измерения передаются в память ЭВМ, и по ним, в соответствии с законом абсорбции, вычисляются коэффициенты ослабления излучения для каждой проекции (их число может составлять от 180 до 360). В настоящее время для всех тканей и органов в норме, а также для ряда патологических субстратов разработаны коэффициенты абсорбции по шкале Хаунсфилда. Точкой отсчета в этой шкале является вода, коэффициент поглощения которой принят за ноль. Верхняя граница шкалы (+1000 ед. HU) соответствует поглощению рентгеновских лучей кортикальным слоем кости, а нижняя (-1000 ед. HU) - воздухом. Ниже в качестве примера приведены некоторые коэффициенты абсорбции для различных тканей организма и жидкостей.

Получение точной количественной информации не только о размерах, пространственном расположении органов, но и о плотностных характеристиках органов и тканей - важнейшее преимущество РКТ перед традиционными методиками.

При определении показаний к применению РКТ приходится учитывать значительное число различных, порой взаимоисключающих факторов, находя компромиссное решение в каждом конкретном случае. Вот некоторые положения, определяющие показания для данного вида лучевого исследования:

• метод является дополнительным, целесообразность его применения зависит от результатов, полученных на этапе первичного клинико-рентгенологического исследования;
• целесообразность компьютерной томографии (КТ) уточняется при сравнении ее диагностических возможностей с другими, в том числе и нелучевыми, методиками исследования;
• на выбор РКТ влияет стоимость и доступность этой методики;
• следует учитывать, что применение КТ связано с лучевой нагрузкой на пациента.

Диагностические возможности КТ, несомненно, будут расширяться по мере совершенствования аппаратуры и программного обеспечения, позволяющих выполнять исследования в условиях реального времени. Возросло ее значение при рентгенохирургических вмешательствах как инструмента контроля во время операции. Построены и начинают применяться в клинике компьютерные томографы, которые можно разместить в операционной, реанимации или палате интенсивной терапии.

Мультиспиральная компьютерная томография (МСКТ) - методика, отличающаяся от спиральной тем, что за один оборот рентгеновской трубки получается не один, а целая серия срезов (4, 16, 32, 64, 256, 320). Диагностическими преимуществами являются возможность выполнения томографии легких на одной задержке дыхания в любую из фаз вдоха и выдоха, а следовательно, отсутствие «немых» зон при исследовании подвижных объектов; доступность построения различных плоскостных и объемных реконструкций с высоким разрешением; возможность выполнения МСКТ-ангиографии; выполнение виртуальных эндоскопических исследований (бронхографии, колоноскопии, ангиоскопии).

Магнитно-резонансная томография

МРТ - один из новейших методов лучевой диагностики. Он основан на явлении так называемого ядерно-магнитного резонанса. Суть его заключается в том, что ядра атомов (прежде всего водорода), помещенные в магнитное поле, поглощают энергию, а затем способны испускать ее во внешнюю среду в виде радиоволн.

Основными компонентами MP-томографа являются:

• магнит, обеспечивающий достаточно высокую индукцию поля;
• радиопередатчик;
• приемная радиочастотная катушка;

На сегодняшний день активно развиваются следующие направления МРТ:

1. МР-спектроскопия;
2. МР-ангиография;
3. использование специальных контрастных веществ (парамагнитных жидкостей).

Большинство MP-томографов настроено на регистрацию радиосигнала ядер водорода. Именно поэтому МРТ нашла наибольшее применение в распознавании заболеваний органов, которые содержат большое количество воды. И напротив, исследование легких и костей является менее информативным, чем, например, РКТ.

Исследование не сопровождается радиоактивным облучением пациента и персонала. Об отрицательном (с биологической точки зрения) воздействии магнитных полей с индукцией, которая применяется в современных томографах, достоверно пока ничего не известно. Определенные ограничения использования МРТ необходимо учитывать, выбирая рациональный алгоритм лучевого обследования больного. К ним относится эффект «затягивания» в магнит металлических предметов, что может вызвать сдвиг металлических имплантатов в теле пациента. В качестве примера можно привести металлические клипсы на сосудах, сдвиг которых может повлечь кровотечение, металлические конструкции в костях, позвоночнике, инородные тела в глазном яблоке и др. Работа искусственного водителя ритма сердца при МРТ также может быть нарушена, поэтому обследование таких больных не допускается.

Ультразвуковая диагностика

У ультразвуковых приборов имеется одна отличительная особенность. УЗ-дат-чик является одновременно и генератором, и приемником высокочастотных колебаний. Основа датчика - пьезоэлектрические кристаллы. Они обладают двумя свойствами: подача электрических потенциалов на кристалл приводит к его механической деформации с той же частотой, а механическое сжатие его от отраженных волн генерирует электрические импульсы. В зависимости от цели исследования, используют различные типы датчиков, которые различаются по частоте формируемого УЗ-луча, своей форме и предназначению (трансабдоминальные, внутриполостные, интраоперационные, внутрисосудистые).

Все методики УЗИ подразделяют на три группы:

• одномерное исследование (эхография в А-режиме и М-режиме);
• двухмерное исследование (ультразвуковое сканирование - В-режим);
• допплерография.

Каждая из вышеперечисленных методик имеет свои варианты и применяется в зависимости от конкретной клинической ситуации. Так, например, М-режим особенно популярен в кардиологии. Ультразвуковое сканирование (В-режим) широко используется при исследовании паренхиматозных органов. Без доппле-рографии, позволяющей определить скорость и направление тока жидкости, невозможно детальное исследование камер сердца, крупных и периферических сосудов.

УЗИ практически не имеет противопоказаний, так как считается безвредным для больного.

За последнее десятилетие данный метод претерпел небывалый прогресс, и поэтому целесообразно отдельно выделить новые перспективные направления развития этого раздела лучевой диагностики.

Цифровая УЗД предполагает использование цифрового преобразователя изображения, что обеспечивает повышение разрешающей способности аппаратов.

Трехмерная и объемная реконструкции изображений повышают диагностическую информативность за счет лучшей пространственно-анатомической визуализации.

Использование контрастных препаратов позволяет повысить эхогенность исследуемых структур и органов и достичь лучшей их визуализации. К таким препаратам относят «Эховист» (микропузырьки газа, введенные в глюкозу) и «Эхоген» (жидкость, из которой уже после введения ее в кровь выделяются микропузырьки газа).

Цветное допплеровское картирование, при котором неподвижные объекты (например, паренхиматозные органы) отображаются оттенками серой шкалы, а сосуды - в цветной шкале. При этом оттенок цвета соответствует скорости и направлению кровотока.

Интрасосудистые УЗИ не только позволяют оценить состояние сосудистой стенки, но и при необходимости выполнить лечебное воздействие (например, раздробить атеросклеротическую бляшку).

Несколько обособленно в УЗД стоит метод эхокардиографии (ЭхоКГ). Это наиболее широко применяемый метод неинвазивной диагностики заболеваний сердца, основанный на регистрации отраженного УЗ-луча от движущихся анатомических структур и реконструкции изображения в реальном масштабе времени. Различают одномерную ЭхоКГ (М-режим), двухмерную ЭхоКГ (В-режим), чреспищеводное исследование (ЧП-ЭхоКГ), допплеровскую ЭхоКГ с применением цветного картирования. Алгоритм применения этих технологий эхокардиографии позволяет получить достаточно полную информацию об анатомических структурах и о функции сердца. Становится возможным изучить стенки желудочков и предсердий в различных сечениях, неинвазивно оценить наличие зон нарушений сократимости, обнаружить клапанную регургитацию, изучить скорости потока крови с расчетом сердечного выброса (СВ), площади клапанного отверстия, а также целый ряд других параметров, имеющих важное значение, особенно в изучении пороков сердца.

Радионуклидная диагностика

Все методики радионуклидной диагностики основаны на использовании так называемых радиофармацевтических препаратов (РФП). Они представляют собой некое фармакологическое соединение, имеющее свою «судьбу», фармакокинетику в организме. Причем каждая молекула этого фармсоединения помечена гамма-излучающим радионуклидом. Однако РФП - не всегда химическое вещество. Это может быть и клетка, например эритроцит, меченный гамма-излучателем.

Существует множество радиофармпрепаратов. Отсюда и многообразие методических подходов в радионуклидной диагностике, когда применение определенного РФП диктует и конкретную методику исследования. Разработка новых и совершенствование используемых РФП - основное направление развития современной радионуклидной диагностики.

Если рассматривать классификацию методик радионуклидного исследования с точки зрения технического обеспечения, то можно выделить три группы методик.

Радиометрия. Информация представляется на дисплее электронного блока в виде цифр и сравнивается с условной нормой. Обычно таким образом исследуются медленно протекающие физиологические и патофизиологические процессы в организме (например, йод-поглотительная функция щитовидной железы).

Радиография (гамма-хронография) применяется,для изучения быстропротекающих процессов. Например, прохождение крови с введенным РФП по камерам сердца (радиокардиография), выделительная функция почек (радиоренография) и т. д. Информация представляется в виде кривых, обозначающихся как кривые «активность - время».

Гамма-томография - методика, предназначенная для получения изображения органов и систем организма. Представлена четырьмя основными вариантами:

1. Сканирование. Сканер позволяет, построчно пройдя над исследуемой областью, произвести радиометрию в каждой точке и нанести информацию на бумагу в виде штрихов различного цвета и частоты. Получается статическое изображение органа.
2. Сцинтиграфия. Быстродействующая гамма-камера позволяет проследить в динамике практически все процессы прохождения и накопления РФП в организме. Гамма-камера может получать информацию очень быстро (с частотой до 3 кадров в 1 с), поэтому становится возможным динамическое наблюдение. Например, исследование сосудов (ангиосцинтиграфия).
3. Однофотонная эмиссионная компьютерная томография. Вращение блока детекторов вокруг объекта позволяет получить срезы исследуемого органа, что существенно повышает разрешающую способность гамма-томографии.
4. Позитронная эмиссионная томография. Самый молодой способ основанный на применении РФП, меченных позитрон-излучающими радионуклидами. При их введении в организм происходит взаимодействие позитронов с ближайшими электронами (аннигиляция), в результате чего «рождаются» два гамма-кванта, разлетающиеся противоположно под углом 180°. Это излучение регистрируется томографами по принципу «совпадения» с очень точными топическими координатами.

Новым в развитии радионуклидной диагностики является появление совмещенных аппаратных систем. Сейчас в клинической практике начинает активно применяться совмещенный позитронно-эмиссионный и компьютерный томограф (ПЭТ/КТ). При этом за одну процедуру выполняется и изотопное исследование, и КТ. Одновременное получение точной структурно-анатомической информации (при помощи КТ) и функциональной (с помощью ПЭТ) существенно расширяет диагностические возможности, прежде всего в онкологии, кардиологии, неврологии и нейрохирургии.

Отдельное место в радионуклидной диагностике занимает метод радиоконкурентного анализа (радионуклидная диагностика in vitro). Одним из перспективных направлений метода радионуклидной диагностики является поиск в организме человека так называемых онкомаркеров для ранней диагностики в онкологии.

Термография

Методика термографии основана на регистрации естественного теплового излучения тела человека специальными детекторами-тепловизорами. Наиболее распространена дистанционная инфракрасная термография, хотя в настоящее время разработаны методики термографии не только в инфракрасном, но и в миллиметровом (мм) и дециметровом (дм) диапазонах длин волн.

Основным недостатком метода служит его малая специфичность по отношению к различным заболеваниям.

Интервенционная радиология

Современное развитие методик лучевой диагностики позволило использовать их не только для распознавания болезней, но и для выполнения (не прерывая исследования) необходимых лечебных манипуляций. Данные методы также называют малоинвазивной терапией или малоинвазивной хирургией.

Основными направлениями интервенционной радиологии являются:

1. Рентгеноэндоваскулярная хирургия. Современные ангиографические комплексы высокотехнологичны и позволяют врачу-специалисту суперселективно достичь любого сосудистого бассейна. Становятся возможными такие вмешательства, как баллонная ангиопластика, тромбэктомия, эмболизация сосудов (при кровотечениях, опухолях), длительная регионарная инфузия и др.
2. Экстравазальные (внесосудистые) вмешательства. Под контролем рентгенотелевидения, компьютерной томографии, ультразвука стало возможным выполнение дренирования абсцессов и кист в различных органах, осуществление эндобронхиального, эндобилиарного, эндоуринального и других вмешательств.
3. Аспирационная биопсия под лучевым контролем. Ее используют для установления гистологической природы внутригрудных, абдоминальных, мягкотканевых образований у больных.

Современная лучевая диагностика является одной из наиболее динамично развивающихся областей клинической медицины. В значительной степени это связано с продолжающимся прогрессом в области физики и компьютерных технологий. Авангардом развития лучевой диагностики являются методы томографии: рентгеновской компьютерной (РКТ) и магнитно-резонансной (МРТ), позволяющие неинвазивно оценить характер патологического процесса в теле человека.

В настоящее время стандартом РКТ является обследование с помощью многосрезового томографа с возможностью получения от 4 до 64 срезов с временным разрешением 0,1-0,5 с. (минимально доступная длительность одного оборота рентгеновской трубки составляет 0,3 с.).

Таким образом, длительность томографии всего тела с толщиной среза менее 1 мм составляет около 10-15 секунд, а результатом исследования являются от нескольких сотен до нескольких тысяч изображений. Фактически, современная мультиспиральная компьютерная томография (МСКТ) является методикой объемного исследования всего тела человека, так как полученные аксиальные томограммы составляют трёхмерный массив данных, позволяющий выполнить любые реконструкции изображений, в том числе мультипланарные, 3D-реформации, виртуальные эндоскопии.

Применение контрастных препаратов при КТ позволяет повысить точность диагностики, а во многих случаях является обязательным компонентом исследования. Для увеличения контрастности тканей применяют водорастворимые йодсодержащие контрастные вещества, которые вводятся внутривенно (обычно в локтевую вену) с помощью автоматического инъектора (болюсно, т. е. в значительном объеме и с высокой скоростью).

Ионные йод-содержащие контрастные препараты обладают целым рядом недостатков, связанных с высокой частотой развития побочных реакций при быстром внутривенном введении. Появление неионных низкоосмолярных препаратов (Омнипак, Ультравист) сопровождалось уменьшением частоты тяжелых побочных реакций в 5-7 раз, что превращает МСКТ с внутривенным контрастированием в доступную, амбулаторную, рутинную методику обследования.

Подавляющее большинство МСКТ исследований может быть стандартизовано и проводиться рентген-лаборантом, т. е. МСКТ является одним из наименее оператор-зависимых методов лучевой диагностики. Соответственно, МСКТ исследование, проведенное методически правильно и хранящееся в цифровом виде, может обрабатываться и интерпретироваться любым специалистом или консультантом без потери первичной диагностической информации.

Длительность исследования редко превышает 5-7 минут (является несомненным преимуществом МСКТ) и может проводиться у пациентов, находящихся в тяжелом состоянии. Однако, время обработки и анализа результатов МСКТ занимает существенно больше времени, так как врач-рентгенолог обязан изучить и описать 500-2000 первичных изображений (до и после введения контрастного препарата), реконструкций, реформаций.

МСКТ обеспечила переход в лучевой диагностике от принципа «от простого к сложному» к принципу «наибольшей информативности», заменив целый ряд ранее использовавшихся методик. Несмотря на высокую стоимость, присущую МСКТ представляет собой оптимальное соотношение стоимость/эффективность и высокая клиническая значимость, что определяет продолжающееся бурное развитие и распространение метода.

Услуги отделения

Кабинет РКТ предлагает следующий спектр исследований:

• Мультиспиральная компьютерная томография (МСКТ) головного мозга.
• МСКТ органов шеи.
• МСКТ гортани в 2 этапа (до и во время фонации).
• МСКТ придаточных пазух носа в 2-х проекциях.
• МСКТ височных костей.
• МСКТ органов грудной клетки.
• МСКТ брюшной полости и забрюшинного пространства (печень, селезенка, поджелудочная железа, надпочечники, почки и мочевыделительная система).
• МСКТ малого таза.
• МСКТ сегмента скелета (в т. ч. плечевых, коленных, тазобедренных суставов, кистей рук, стоп), лицевого черепа (орбиты).
• МСКТ сегментов позвоночного столба (шейного, грудного, поясничного отделов).
• МСКТ дисков поясничного отдела позвоночного столба (L3-S1).
• МСКТ остеоденситометрия.
• МСКТ виртуальная колоноскопия.
• МСКТ планирование дентальной имплантации.
• МСКТ-ангиография (грудной, брюшной аорты и её ветвей, лёгочных артерий, интракраниальных артерий, артерий шеи, верхних и нижних конечностей).
• исследования с внутривенным контрастированием (болюсные, многофазные).
• 3D-, мультипланарные реконструкции.
• Запись исследования на CD/DVD.

При проведении исследований с внутривенным контрастированием используется неионный контрастный препарат «Омнипак» (производства Amersham Health, Ирландия).
Результаты исследований обрабатываются на рабочей станции, с помощью мультипланарной, 3D-реконструкции, виртуальной эндоскопии.
Пациенты получают результаты исследования на CD или DVD диске. При наличии результатов предыдущих исследований проводится сравнительный анализ (в т. ч. цифровой), оценка динамики изменений. Врач оформляет заключение, при необходимости проводит консультацию по результатам, дает рекомендации о дальнейших исследованиях.

Оборудование

Мультиспиральный компьютерный томограф BrightSpeed 16 Elite - разработка компании GE, сочетающая в себе компактность конструкции и самые современные технологии.
Компьютерный томограф BrightSpeed позволяет получать изображения до 16 срезов с высоким разрешением за один оборот трубки. Минимальная толщина среза 0,625 мм.

Рентген

Рентгеновское отделение оснащено новейшей цифровой аппаратурой, позволяющей при высоком качестве исследования снижать дозу рентгеновского облучения.
Результаты обследования выдаются пациентам на руки на лазерной плёнке, а также CD/DVD дисках.
Рентгеновское обследование позволяет выявлять туберкулез, воспалительные заболевания, онкопатологию.

Услуги отделения

В отделении проводятся все виды рентгеновского обследования:

• рентгеноскопия грудной клетки, желудка, толстой кишки;
• рентгенография грудной клетки, костей, позвоночника с функциональными пробами, стоп на плоскостопие, исследование почек и мочевыделительных путей;
• томография грудной клетки, гортани, а также костей;
• снимки зубов и ортопонтамограммы;
• исследование молочных желез, стандартная маммография, прицельная, прицельная с увеличением - при наличии микрокальцинатов;
• пневмокистография для исследования внутренней стенки крупной кисты;
• контрастное исследование млечных протоков - дуктография;
• томосинтез молочных желёз.

В отделении также проводится рентгеновская денситометрия:

• поясничного отдела позвоночника в прямой проекции;
• поясничного отдела позвоночника в прямой и боковой проекции с проведением морфометрического анализа;
• проксимального отдела бедренной кости;
• проксимального отлела бедренной кости с эндопротезом;
• костей предплечия;
• кисти;
• всего тела.

Лучевая диагностика в последние три десятилетия достигла значительных успехов в первую очередь за счет внедрения компьютерной томографии (КТ), ультразвукового исследования (УЗИ) и магнитнорезонансной томографии (МРТ). Однако первичное обследование пациента базируется все же на традиционных методах визуализации: рентгенографии, флюорографии, рентгеноскопии.Традиционные лучевые методы исследования основаны на использованииХ-лучей,открытыхВильгельмомКонрадомРентгеном в 1895 г. Он не считал возможным извлекать материальную выгоду из результатов научных поисков, так как «…его открытия и изобретенияпринадлежат человечеству, и. им не должны ни в коей мере мешать патенты, лицензии, контракты или контроль какой-либо группы людей». Традиционные рентгенологические методы исследования называют проекционными методами визуализации, которые, в свою очередь, можно разделить на три основные группы: прямые аналоговые методы; непрямые аналоговые методы; цифровые методы.В прямых аналоговых методах изображение формируется непосредственно в воспринимающей излучение среде (рентгеновская пленка, флюоресцирующий экран), реакция которой на излучение не дискретна, а постоянна. Основными аналоговыми методами исследования являются прямая рентгенография и прямая рентгеноскопия.Прямая рентгенография – базисный метод лучевой диагностики. Он заключается в том, что рентгеновские лучи, прошедшие через тело пациента, создают изображение непосредственно на пленке. Рентгеновская пленка покрыта фотографической эмульсией с кристаллами бромида серебра, которые ионизируются энергией фотонов (чем выше доза излучения, тем больше образуется ионов серебра). Это так называемое скрытое изображение. В процессе проявления металлическое серебро формирует участки потемнения на пленке, а в процессе фиксирования кристаллы бромида серебра вымываются, на пленке появляются прозрачные участки.Прямая рентгенография позволяет получать статические изображения с наилучшим из всех возможных методов пространственным разрешением. Этот метод используется для получения рентгенограмм органов грудной клетки. В настоящее время редко прямая рентгенография используется также для получения серии полноформатных изображений при кардиоангиографических исследованиях.Прямая рентгеноскопия (просвечивание) заключается в том, что прошедшее через тело пациента излучение, попадая на флюоресцирующий экран, создает динамическое проекционное изображение. В настоящее время этот метод практически не используется из-за малой яркости изображения и высокой дозы облучения пациента.Непрямая рентгеноскопия практически полностью вытеснила просвечивание. Флюоресцирующий экран является частью элек-тронно-оптического преобразователя, который усиливает яркость изображения более чем в 5000 раз. Рентгенолог получил возможность работать при дневном освещении. Результирующее изображение воспроизводится монитором и может быть записано на кинопленку, видеомагнитофон, магнитный или оптический диск.Непрямая рентгеноскопия применяется для изучения динамических процессов, таких как сократительная деятельность сердца, кровоток по сосудам

Рентгеноскопия используется также для выявления интракардиальных кальцинатов, обнаружения парадоксальной пульсации ЛЖ сердца, пульсации сосудов, расположенных в корнях легких, и др.В цифровых методах лучевой диагностики первичная информация (в частности, интенсивность рентгеновского излучения, эхосигнала, магнитные свойства тканей) представлена в виде матрицы (строк и колонок из чисел). Цифровая матрица трансформируется в матрицу пикселов (видимых элементов изображения), где каждому значению числа присваивается тот или иной оттенок серой шкалы.Общим преимуществом всех цифровых методов лучевой диагностики по сравнению с аналоговыми является возможность обработки и хранения данных с помощью компьютера. Вариантом цифровой проекционной рентгенографии является дигитальная (цифровая) субтракционная ангиография. Сначала производится нативная цифровая рентгенограмма, затем – цифровая рентгенограмма после внутрисосудистого введения контрастного препарата и далее из второго изображения вычитается первое. В результате получают изображение только сосудистого русла.Компьютерная томография – метод получения томографических изображений («срезов») в аксиальной плоскости без наложения друг на друга изображений соседних структур. Вращаясь вокруг пациента, рентгеновская трубка испускает тонко коллимированные веерообразные пучки лучей, перпендикулярных длинной оси тела (аксиальная проекция). В исследуемых тканях часть фотонов рентгеновского излучения поглощается или рассеивается, а другая распространяется до специальных высоко чувствительных детекторов, генерируя в последних электрические сигналы, пропорциональныеинтенсивности пропущенного излучения. При определении различий в интенсивности излучения КТ-детекторы на два порядка более чувствительны, чем рентгеновская пленка. Работающий по специальной программе компьютер (спецпроцессор) оценивает ослабление первичного луча по различным направлениям и рассчитывает показатели «рентгеновской плотности» для каждого пиксела в плоскости томографического среза. Уступая полноразмерной рентгенографии в пространственном разрешении, КТ значительно превосходит ее в разрешении по контрастности. Спиральная (или винтовая) КТ сочетает постоянное вращение рентгеновской трубки с поступательным движением стола с пациентом. В результате исследования компьютер получает (и обрабатывает) информацию о большом массиве тела пациента, а не об одном срезе.Спиральная КТ дает возможность реконструкции двухмерных изображений в различных плоскостях, позволяет создавать трехмерные виртуальные изображения органов и тканей человека. КТ является эффективным методом выявления опухолей сердца, обнаружения осложнений ИМ, диагностики заболеваний перикарда. С появлением мультислайсных (многорядных) спиральных компьютерных томографов удается изучать состояние коронарных артерий и шунтов.Радионуклидная диагностика (радионуклидная визуализация) основана на обнаружении излучения, которое испускается радиоактивным веществом, находящимся внутри тела пациента. Вводимые пациенту внутривенно (реже ингаляционно), РФП представляют собой молекулу-носитель (определяющую пути и характер распространения препарата в теле пациента), в состав которой входит радионуклид – нестабильный атом, спонтанно распадающийся с выделением энергии. Так как для целей визуализации используются радионуклиды, испускающие гамма-фотоны (высокоэнергетическое электромагнитное излучение), то в качестве детектора применяется гамма-камера (сцинтилляционная камера). Для радионуклидныхисследований сердца используются различные препараты, меченные технецием-99т, и таллий-201. Метод позволяет получить данные о функциональных особенностях камер сердца, перфузии миокарда, существовании и объеме внутрисердечного сброса крови.Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОЭКТ) – вариант радионуклидной визуализации, при котором гамма-камера вращается вокруг тела пациента. Определение уровня радиоактивности с различных направлений позволяет реконструировать томографические срезы (подобно рентгеновской КТ). Этот метод в настоящее время широко используется в кардиологических исследованиях. В позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ) используется эффект аннигиляции позитронов и электронов. Позитронэмиттирующие изотопы (15O, 18F) продуцируются с помощью циклотрона. В теле пациента свободный позитрон реагирует с ближайшим электроном, что приводит к образованию двух γ-фотонов, разлетающихся в строго диаметральных направлениях. Для выявления этих фотонов имеются специальные детекторы. Метод позволяет определять концентрацию радионуклидов и меченных ими продуктов жизнедеятельности, в результате чего удается изучить метаболические процессы в различных стадиях заболеваний. Преимущество радионуклидной визуализации – в возможности изучения физиологических функций, недостаток – низкое пространственное разрешение. Кардиологические ультразвуковые методики исследования ненесут потенциала лучевых повреждений органов и тканей тела человека и в нашей стране традиционно относятся к функциональной диагностике, что диктует необходимость их описания в отдельной главе.Магнитно-резонансная томография (МРТ) – метод диагностической визуализации, в котором носителем информации являются радиоволны. Попадая в поле действия сильного однородного магнитного поля, протоны (ядра водорода) тканей тела пациента выстраиваются вдоль линий этого поля и начинают вращаться вокруг длинной оси со строго определенной частотой. Воздействие боковых электромагнитных радиочастотных импульсов, соответствующих этой частоте (резонансная частота), приводит к накоплению энергиии отклонению протонов. После прекращения импульсов протоны возвращаются в исходное положение, выделяя накопленную энергию в виде радиоволн. Характеристики этих радиоволн зависят от концентрации и взаиморасположения протонов и от взаимоотношений других атомов в исследуемом веществе. Компьютер анализирует информацию, которая поступает от радиоантенн, расположенных вокруг пациента, и строит диагностическое изображение по принципу, аналогичному созданию изображений в других томографических методах. МРТ – наиболее бурно развивающийся метод оценки морфологических и функциональных особенностей сердца и сосудов, имеет большое разнообразие прикладных методик. Ангиокардиографический метод применяется для изучения камер сердца и сосудов (в том числе коронарных). Пункционным способом (по методу Сельдингера) под контролем флюороскопии в сосуд (чаще всего бедренную артерию) вводится катетер. В зависимости от объема и характера исследования катетер продвигают в аорту, камеры сердца и выполняют контрастирование – введение определенного количества контрастного вещества для визуализации исследуемых структур. Исследование снимается кинокамерой или записывается видеомагнитофоном в нескольких проекциях. Скорость прохождения и характер наполнения контрастным препаратом сосудов и камер сердца дают возможность определить объемы и параметры функции желудочков и предсердий сердца, состоятельность клапанов, аневризмы, стенозы и окклюзии сосудов. Одновременно можно измерять показатели давления и насыщения крови кислородом (зондирование сердца).На базе ангиографического метода в настоящее время активно развивается интервенционная радиология – совокупность малоинвазивных методов и методик терапии и хирургии ряда заболеваний человека. Так, баллонная ангиопластика, механическая и аспирационная реканализация, тромбэктомия, тромболизис (фибринолизис) дают возможность восстановить нормальный диаметр сосудов и кровоток по ним. Стентирование (протезирование) сосудов улучшает результаты чрескожной транслюминальной баллонной ангиопластики при рестенозах и отслоениях интимы сосудов, позволяет укрепить их стенки при аневризмах. С помощью баллонных катетеровбольшого диаметра осуществляют вальвулопластику – расширение стенозированных клапанов сердца. Ангиографическая эмболизация сосудов позволяет остановить внутренние кровотечения, «выключить» функцию органа (например, селезенки при гиперспленизме). Эмболизация опухоли производится при кровотечениях из ее сосудов и для уменьшения кровоснабжения (перед операцией). Интервенционная радиология, являясь комплексом малоинвазивных методов и методик, позволяет проводить в щадящем режиме лечение таких заболеваний, которые раньше требовали хирургического вмешательства. Сегодня уровень развития интервенционной радиологии демонстрирует качество технологического и профессионального развития специалистов лучевой диагностики.Таким образом, лучевая диагностика – это комплекс разнообразных методов и методик медицинской визуализации, при которых получают и обрабатывают информацию от пропускаемого, испускаемого и отраженного электромагнитного излучения. В кардиологии лучевая диагностика за последние годы претерпела значительные изменения и заняла важнейшее место как в диагностике, так и в лечении заболеваний сердца и сосудов.

2.1. РЕНТГЕНОДИАГНОСТИКА

(РЕНТГЕНОЛОГИЯ)

Практически во всех медицинских учреждениях широко используются аппараты для рентгенологического исследования. Рентгеновские установки просты, надежны, экономичны. Именно эти системы по-прежнему служат основой для диагностики травм скелета, болезней легких, почек и пищеварительного канала. Кроме того, рентгеновский метод играет важную роль при выполнении различных интервенционных вмешательств (как диагностических, так и лечебных).

2.1.1. Краткая характеристика рентгеновского излучения

Рентгеновское излучение представляет собой электромагнитные волны (поток квантов, фотонов), энергия которых расположе- на на энергетической шкале между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением (рис. 2-1). Фотоны рентгеновского излучения имеют энергию от 100 эВ до 250 кэВ, что соответствует излучению с частотой от 3?10 16 Гц до 6?10 19 Гц и длиной волны 0,005-10 нм. Электромагнитные спектры рентгеновского излучения и гаммаизлучения в значительной степени перекрываются между собой.

Рис. 2-1. Шкала электромагнитных излучений

Основным отличием этих двух видов излучения является способ их возникновения. Рентгеновские лучи получаются при участии электронов (например, при торможении их потока), а гамма-лучи - при радиоактивном распаде ядер некоторых элементов.

Рентгеновские лучи могут генерироваться при торможении ускоренного потока заряженных частиц (так называемое тормозное излучение) или же при возникновении высокоэнергетичных переходов в электронных оболочках атомов (характеристическое излучение). В медицинских приборах для генерации рентгеновских лучей используются рентгеновские трубки (рис. 2-2). Их основными компонентами являются катод и массивный анод. Электроны, испускаемые вследствие разности электрических потенциалов между анодом и катодом, ускоряются, достигают анода, при столкновении с материалом которого тормозятся. Вследствие этого возникает тормозное рентгеновское излучение. Во время столкновения электронов с анодом происходит и второй процесс - выбиваются электроны из электронных оболочек атомов анода. Их места занимают электроны из других оболочек атома. В ходе этого процесса генерируется второй тип рентгеновского излучения - так называемое характеристическое рентгеновское излучение, спектр которого в значительной мере зависит от материала анода. Аноды чаще всего изготавливают из молибдена или вольфрама. Существуют специальные устройства для фокусировки и фильтрации рентгеновского излучения с целью улучшения получаемых изображений.

Рис. 2-2. Схема устройства рентгеновской трубки:

1 - анод; 2 - катод; 3 - напряжение, подаваемое на трубку; 4 - рентгеновское излучение

Свойствами рентгеновских лучей, обусловливающими их использование в медицине, являются проникающая способность, флюоресцирующее и фотохимическое действия. Проникающая способность рентгеновских лучей и их поглощение тканями человеческого тела и искусственными материалами являются важнейшими свойствами, которые обусловливают их применение в лучевой диагностике. Чем короче длина волны, тем большей проникающей способностью обладает рентгеновское излучение.

Различают «мягкое» рентгеновское излучение с малой энергией и частотой излучения (соответственно с наибольшей длиной волны) и «жесткое», обладающее высокой энергией фотонов и частотой излучения, имеющее короткую длину волны. Длина волны рентгеновского излучения (соответственно его «жесткость» и проникающая способность) зависит от величины напряжения, приложенного к рентгеновской трубке. Чем выше напряжение на трубке, тем больше скорость и энергия потока электронов и меньше длина волны у рентгеновских лучей.

При взаимодействии проникающего через вещество рентгеновского излучения в нем происходят качественные и количественные изменения. Степень поглощения рентгеновских лучей тканями различна и определяется показателями плотности и атомного веса элементов, составляющих объект. Чем выше плотность и атомный вес вещества, из которого состоит исследуемый объект (орган), тем больше поглощаются рентгеновские лучи. В человеческом теле имеются ткани и органы разной плотности (легкие, кости, мягкие ткани и т.д.), это объясняет различное поглощение рентгеновских лучей. На искусственной или естественной разности в поглощении рентгеновских лучей различными органами и тканями и основана визуализация внутренних органов и структур.

Для регистрации прошедшего через тело излучения используется его способность вызывать флюоресценцию некоторых соединений и оказывать фотохимическое действие на пленку. С этой целью исполь- зуются специальные экраны для рентгеноскопии и фотопленки для рентгенографии. В современных рентгеновских аппаратах для регистрации ослабленного излучения применяют специальные системы цифровых электронных детекторов - цифровые электронные панели. В этом случае рентгеновские методы называют цифровыми.

Из-за биологического действия рентгеновских лучей необходимо прибегать к защите пациентов при исследовании. Это достигается

максимально коротким временем облучения, заменой рентгеноскопии на рентгенографию, строго обоснованным применением ионизирующих методов, защитой с помощью экранирования пациента и персонала от воздействия излучения.

2.1.2. Рентгенография и рентгеноскопия

Рентгеноскопия и рентгенография являются основными методами рентгенологического исследования. Для изучения различных органов и тканей создан целый ряд специальных аппаратов и методов (рис. 2-3). Рентгенография по-прежнему очень широко используется в клинической практике. Рентгеноскопия применяется реже из-за относительно высокой лучевой нагрузки. К рентгеноскопии вынуждены прибегать там, где рентгенография или неионизирующие методы получения информации недостаточны. В связи с развитием КТ роль классической послойной томографии снизилась. Методика послойной томографии применяется при исследовании легких, почек и костей там, где отсутствуют кабинеты КТ.

Рентгеноскопия (греч. scopeo - рассматривать, наблюдать) - исследование, при котором рентгеновское изображение проецируется на флюоресцирующий экран (или систему цифровых детекторов). Метод позволяет проводить статическое, а также динамическое, функциональное изучение органов (например, рентгеноскопия желудка, экскурсия диафрагмы) и контролировать проведение интервенционных процедур (например, ангиографии, стентирования). В настоящее время при использовании цифровых систем изображения получают на экране компьютерных мониторов.

К основным недостаткам рентгеноскопии относятся относительно высокая лучевая нагрузка и трудности в дифференциации «тонких» изменений.

Рентгенография (греч greapho - писать, изображать) - исследование, при котором получают рентгеновское изображение объекта, фиксированное на пленке (прямая рентгенография) или на специальных цифровых устройствах (цифровая рентгенография).

Различные варианты рентгенографии (обзорная рентгенография, прицельная рентгенография, контактная рентгенография, контрастная рентгенография, маммография, урография, фистулография, артрография и пр.) используются с целью улучшения качества и увеличения количества получаемой диагности-

Рис. 2-3. Современный рентгеновский аппарат

ческой информации в каждой конкретной клинической ситуации. Например, контактную рентгенографию используют при снимках зубов, а контрастную - для проведения экскреторной урографии.

Методики рентгенографии и рентгеноскопии могут применяться при вертикальном или горизонтальном положении тела пациента на стационарных или палатных установках.

Традиционная рентгенография с использованием рентгенологической пленки или цифровая рентгенография остается одной из основных и широко применяемых методик исследования. Это связано с высокой экономичностью, простотой и информативностью получаемых диагностических изображений.

При фотографировании объекта с флюоресцирующего экрана на пленку (обычно небольшого размера - фотопленка специального формата) получают рентгеновские изображения, применяющиеся обычно для массовых обследований. Эта методика называется флюорографией. В настоящее время она постепенно выходит из употребления вследствие замены ее цифровой рентгенографией.

Недостатком любого вида рентгенологического исследования является его невысокая разрешающая способность при исследовании малоконтрастных тканей. Применявшаяся для этой цели ранее классическая томография не давала желаемого результата. Именно для преодоления этого недостатка и была создана КТ.

2.2. УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДИАГНОСТИКА (СОНОГРАФИЯ, УЗИ)

Ультразвуковая диагностика (сонография, УЗИ) - метод лучевой диагностики, основанный на получении изображения внутренних органов с помощью ультразвуковых волн.

УЗИ широко используется в диагностике. За последние 50 лет метод стал одним из наиболее распространенных и важных, обес- печивающих быструю, точную и безопасную диагностику многих заболеваний.

Ультразвуком называют звуковые волны с частотой свыше 20 000 Гц. Это форма механической энергии, имеющей волновую природу. Ультразвуковые волны распространяются в биологических средах. Скорость распространения ультразвуковой волны в тканях постоянна и составляет 1540 м/сек. Изображение получается при анализе отраженного от границы двух сред сигнала (эхо-сигнала). В медицине наиболее часто используются частоты в диапазоне 2-10 МГц.

Ультразвук генерируется специальным датчиком с пьезоэлектрическим кристаллом. Короткие электрические импульсы создают механические колебания кристалла, в результате чего генерируется ультразвуковое излучение. Частота ультразвука определяется резонансной частотой кристалла. Отраженные сигналы записываются, анализируются и отображаются визуально на экране прибора, создавая изображения исследуемых структур. Таким образом, датчик работает последовательно как излучатель, а затем - как приемник ультразвуковых волн. Принцип работы ультразвуковой системы представлен на рис. 2-4.

Рис. 2-4. Принцип работы ультразвуковой системы

Чем больше акустическое сопротивление, тем больше отражение ультразвука. Воздух не проводит звуковые волны, поэтому для улучшения проникновения сигнала на границе воздух/кожа на датчик наносят специальный ультразвуковой гель. Это позволяет устранить прослойку воздуха между кожей пациента и датчиком. Сильные артефакты при исследовании могут возникнуть от структур, содержащих воздух или кальций (легочные поля, петли кишки, кости и кальцинаты). Например, при исследовании сердца последнее может быть практически полностью прикрыто тканями, отражающими или не проводящими ультразвук (легкие, кости). В этом случае исследование органа возможно только через небольшие области на

поверхности тела, где исследуемый орган контактирует с мягкими тканями. Такая область называется ультразвуковым «окном». При плохом ультразвуковом «окне» исследование может быть невозможно или малоинформативно.

Современные ультразвуковые аппараты - это сложные цифровые устройства. В них используются датчики, работающие в режиме реального времени. Изображения динамичны, на них можно наблюдать такие быстрые процессы, как дыхание, сокращения сердца, пульсацию сосудов, движение клапанов, перистальтику, движения плода. Положение датчика, подключаемого к ультразвуковому прибору гибким кабелем, может изменяться в любой плоскости и под любым углом. Генерируемый в датчике аналоговый электрический сигнал оцифровывается, и создается цифровое изображение.

Очень важной при ультразвуковом исследовании является методика допплерографии. Допплер описал физический эффект, согласно которому частота звука, генерируемого движущимся объектом, изменяется при ее восприятии неподвижным приемником в зависимости от скорости, направления и характера движения. Метод допплерографии используют для измерения и визуализации скорости, направления и характера движения крови в сосудах и камерах сердца, а также движения любых других жидкостей.

При допплеровском исследовании кровеносных сосудов через исследуемую область проходит непрерывно-волновое или импульсное ультразвуковое излучение. При пересечении ультразвуковым лучом сосуда или камеры сердца ультразвук частично отражается эритроцитами. Так, например, частота отраженного эхо-сигнала от крови, движущейся в направлении датчика, будет выше, чем исходная частота волн, излучаемых датчиком. Наоборот, частота отраженного эхо-сигнала от крови, движущейся от датчика, будет ниже. Разница между частотой принятого эхо-сигнала и частотой генерируемого датчиком ультразвука называется допплеровским сдвигом. Этот частотный сдвиг пропорционален скорости кровотока. Ультразвуковой прибор автоматически преобразует допплеровский сдвиг в относительную скорость кровотока.

Исследования, объединяющие в себе двухмерное ультразвуковое исследование в масштабе реального времени и импульсную доппле- рографию, называют дуплексными. При дуплексном исследовании направление допплеровского луча накладывается на двухмерное изображение в В-режиме.

Современное развитие техники дуплексного исследования привело к появлению методики цветового допплеровского картирования кровотока. В пределах контрольного объема окрашенный кровоток накладывается на двухмерное изображение. При этом кровь отображается цветом, а неподвижные ткани - в серой шкале. При движении крови к датчику используются красно-желтые цвета, при движении от датчика - сине-голубые. Такое цветное изображение не несет дополнительной информации, но дает хорошее визуальное представление о характере движения крови.

В большинстве случаев с целью проведения УЗИ достаточно использовать датчики для чрескожного исследования. Однако в части случаев необходимо приблизить датчик к объекту. Например, у крупных пациентов для исследования сердца применяются датчики, помещенные в пищевод (чреспищеводная эхокардиография), в других случаях для получения высококачественного изображения применяют внутриректальные или внутривагинальные датчики. Во время операции прибегают к использованию операционных датчиков.

В последние годы все шире используется трехмерное УЗИ. Спектр ультразвуковых систем очень широк - есть портативные устройства, аппараты для интраоперационного УЗИ и УЗ-системы экспертного класса (рис. 2-5).

В современной клинической практике метод ультразвукового исследования (сонография) распространен исключительно широко. Это объясняется тем, что при применении метода отсутствует ионизирующее излучение, есть возможность проведения функциональных и нагрузочных тестов, метод информативен и относительно недорог, аппараты компактны и просты в использовании.

Рис. 2-5. Современный ультразвуковой аппарат

Однако метод сонографии имеет свои органичения. К ним относятся высокая частота артефактов на изображении, небольшая глубина проникновения сигнала, малое поле обзора, высокая зависимость интерпретации результатов от оператора.

С развитием ультразвукового оборудования информативность этого метода повышается.

2.3. КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ (КТ)

КТ - метод рентгеновского исследования, основанный на получении послойных изображений в поперечной плоскости и их компьютерной реконструкции.

Создание аппаратов для КТ - следующий революционный шаг в получении диагностических изображений после открытия Х-лучей. Это связано не только с универсальностью и непревзойденной разрешающей способностью метода при исследовании всего тела, но и с новыми алгоритмами построения изображений. В настоящее время во всех приборах, связанных с получением изображений, в той или иной степени используются технические приемы и математические методы, которые были положены в основу КТ.

КТ не имеет абсолютных противопоказаний к своему использованию (кроме ограничений, связанных с ионизирующей радиацией) и может применяться для неотложной диагностики, скрининга, а также как метод уточняющей диагностики.

Основной вклад в создание компьютерной томографии сделал британский ученый Годфри Хаунсфилд в конце 60-х гг. ХХ века.

На первых порах компьютерные томографы подразделялись на поколения в зависимости от того, как была устроена система «рентгеновская трубка - детекторы». Несмотря на множественные отличия в строении, все они назывались «шаговыми» томографами. Это было связано с тем, что после выполнения каждого поперечного среза томограф останавливался, стол с пациентом делал «шаг» на несколько миллиметров, а затем выполнялся следующий срез.

В 1989 г. появилась спиральная компьютерная томография (СКТ). В случае СКТ рентгеновская трубка с детекторами постоянно вращается вокруг непрерывно движущегося стола с пациен-

том. Это позволяет не только сократить время исследования, но и избежать ограничений «шаговой» методики - пропуска участ- ков при исследовании из-за разной глубины задержки дыхания пациентом. Новое программное обеспечение дополнительно позволило изменять ширину среза и алгоритм восстановления изображения после окончания исследования. Это дало возможность получать новую диагностическую информацию без повторного исследования.

С этого момента КТ стала стандартизованной и универсальной. Удалось синхронизировать введение контрастного вещества с нача- лом движения стола при СКТ, что привело к созданию КТ-ангиографии.

В 1998 г. появилась мультиспиральная КТ (МСКТ). Были созданы системы не с одним (как при СКТ), а с 4 рядами цифровых детекторов. С 2002 г. начали применяться томографы с 16 рядами цифровых элементов в детекторе, а с 2003 г. количество рядов элементов достигло 64. В 2007 г. появились МСКТ с 256 и 320 рядами детекторных элементов.

На таких томографах можно получать сотни и тысячи томограмм всего лишь за несколько секунд с толщиной каждого среза 0,5-0,6 мм. Такое техническое усовершенствование позволило выполнять исследование даже больным, подключенным к аппарату искусственного дыхания. Кроме ускорения обследования и улучшения его качества была решена такая сложная проблема, как визуализация коронарных сосудов и полостей сердца с помощью КТ. Появилась возможность при одном 5-20-секундном исследовании изучить коронарные сосуды, объем полостей и функцию сердца, перфузию миокарда.

Принципиальная схема устройства КТ показана на рис. 2-6, а внешний вид - на рис. 2-7.

К основным достоинствам современных КТ относятся: быстрота получения изображений, послойный (томографический) характер изображений, возможность получения срезов любой ориентации, высокое пространственное и временное разрешение.

Недостатками КТ являются относительно высокая (по сравнению с рентгенографией) лучевая нагрузка, возможность появления арте- фактов от плотных структур, движений, относительно невысокое мягкотканое контрастное разрешение.

Рис. 2-6. Схема устройства МСКТ

Рис. 2-7. Современный 64-спиральный компьютерный томограф

2.4. МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНАЯ

ТОМОГРАФИЯ (МРТ)

Магнитно-резонансная томография (МРТ) - метод лучевой диагностики, основанный на получении послойных и объемных изоб- ражений органов и тканей любой ориентации с помощью явления ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Первые работы по получению изображений с помощью ЯМР появились в 70-х гг. прошлого века. К настоящему времени этот метод медицинской визуализации неузнаваемо изменился и продолжает развиваться. Совершенствуются техническое и программное обеспечение, улучшаются методики получения изображений. Раньше область использования МРТ ограничивалась лишь изучением ЦНС. Сейчас метод с успехом применяется и в других областях медицины, включая исследования сосудов и сердца.

После включения ЯМР в число методов лучевой диагностики прилагательное «ядерный» перестали использовать, чтобы не вызывать у пациентов ассоциации с ядерным оружием или ядерной энергетикой. Поэтому в наши дни официально используется термин «магнитнорезонансная томография» (МРТ).

ЯМР - это физическое явление, основанное на свойствах некоторых атомных ядер, помещенных в магнитном поле, поглощать внешнюю энергию в радиочастотном (РЧ) диапазоне и излучать ее после прекращения воздействия радиочастотного импульса. Напряженность постоянного магнитного поля и частота радиочастотного импульса строго соответствуют друг другу.

Важными для использования при магнитно-резонансной томографии являются ядра 1H, 13С, 19F, 23Na и 31Р. Все они обладают магнитными свойствами, что отличает их от немагнитных изотопов. Протоны водорода (1H) наиболее распространены в организме. Поэтому для МРТ используется именно сигнал от ядер водорода (протонов).

Ядра водорода можно представить как маленькие магниты (диполи), имеющие два полюса. Каждый протон вращается вокруг собс- твенной оси и обладает небольшим магнитным моментом (вектором намагниченности). Вращающиеся магнитные моменты ядер называют спинами. Когда такие ядра помещают во внешнее магнитное поле, они могут поглощать электромагнитные волны определенных частот. Этот феномен зависит от типа ядер, напряженности магнитного поля, физического и химического окружения ядер. При этом поведе-

ние ядра можно сравнивать с вращающимся волчком. Под действием магнитного поля вращающееся ядро совершает сложное движение. Ядро вращается вокруг своей оси, а сама ось вращения совершает конусообразные круговые движения (прецессирует), отклоняясь от вертикального направления.

Во внешнем магнитном поле ядра могут находиться либо в стабильном энергетическом состоянии, либо в возбужденном состоянии. Разность энергий этих двух состояний настолько мала, что количество ядер на каждом из этих уровней почти идентично. Поэтому результирующий сигнал ЯМР, зависящий именно от различия населенностей этих двух уровней протонами, будет очень слабым. Чтобы обнаружить эту макроскопическую намагниченность, необходимо отклонить ее вектор от оси постоянного магнитного поля. Это достигается с помощью импульса внешнего радиочастотного (электромагнитного) излучения. При возвращении системы к равновесному состоянию излучается поглощенная энергия (МРсигнал). Этот сигнал регистрируется и используется для построения МР-изображений.

Специальные (градиентные) катушки, расположенные внутри главного магнита, создают небольшие дополнительные магнитные поля таким образом, что сила поля линейно увеличивается в одном направлении. Передавая радиочастотные импульсы с установленным заранее узким диапазоном частот, можно получать МР-сигналы только от выбранного слоя ткани. Ориентация градиентов магнитного поля и соответственно направление срезов могут быть легко заданы в любом направлении. Получаемые от каждого объемного элемента изображения (воксель) сигналы имеют свой, единственный, распознаваемый, код. Этим кодом являются частота и фаза сигнала. На основании этих данных можно строить двухили трехмерные изображения.

Для получения сигнала магнитного резонанса используются комбинации радиочастотных импульсов различной длительности и формы. Сочетая различные импульсы, формируют так называемые импульсные последовательности, которые используются для получения изображений. К специальным импульсным последовательностям относятся МР-гидрография, МР-миелография, МР-холангиография и МР-ангиография.

Ткани с большими суммарными магнитными векторами будут индуцировать сильный сигнал (выглядят яркими), а ткани с малы-

ми магнитными векторами - слабый сигнал (выглядят темными). Анатомические области с малым количеством протонов (например, воздух или компактная кость) индуцируют очень слабый МР-сигнал и, таким образом, всегда представляются на изображении темными. Вода и другие жидкости имеют сильный сигнал и на изображении выглядят яркими, причем различной интенсивности. Изображения мягких тканей также имеют различную интенсивность сигнала. Это обусловлено тем, что, помимо протонной плотности, характер интенсивности сигнала при МРТ определяется и другими параметрами. К ним относятся: время спин-решетчатой (продольной) релаксации (Т1), спин-спиновой (поперечной) релаксации (Т2), движение или диффузия исследуемой среды.

Время релаксации тканей - Т1 и Т2 - является константой. В МРТ используются понятия «Т1-взвешенное изображение», «Т2-взвешенное изображение», «протонно-взвешенное изображение», обозначающие, что различия между изображениями тканей преимущественно обусловлены преимущественным действием одного из этих факторов.

Регулируя параметры импульсных последовательностей, рентгенолаборант или врач могут влиять на контрастность изображений, не прибегая к помощи контрастных средств. Поэтому в МР-томог- рафии существует значительно больше возможностей для изменения контраста на изображениях, чем при рентгенографии, КТ или УЗИ. Однако введение специальных контрастных веществ еще более может изменить контрастность между нормальными и патологическими тканями и улучшить качество визуализации.

Принципиальная схема устройства МР-системы и внешний вид прибора показаны на рис. 2-8

и 2-9.

Обычно МР-томографы классифицируются в зависимости от напряженности магнитного поля. Сила магнитного поля измеряется в теслах (Тл) или гауссах (1Тл = 10 000 гаусс). Сила магнитного поля Земли колеблется от 0,7 гаусса на полюсе до 0,3 гаусса на экваторе. Для кли-

Рис. 2-8. Схема устройства МРТ

Рис. 2-9. Современная система МРТ с полем 1,5 тесла

нической МР-томографии используются магниты с полями от 0,2 до 3 тесла. В настоящее время для диагностики чаще всего используются МР-системы с полем 1,5 и 3 Тл. Такие системы составляют до 70% мирового парка оборудования. Линейной зависимости между силой поля и качеством изображений нет. Однако приборы с такой силой поля дают лучшее по качеству изображение и имеют большее количество программ, применяемых в клинической практике.

Основной областью применения МРТ стал головной, а затем и спинной мозг. Томограммы головного мозга позволяют получить великолепное изображение всех структур мозга, не прибегая к дополнительному введению контраста. Благодаря технической возможности метода получать изображение во всех плоскостях, МР-томография произвела революцию в исследовании спинного мозга и межпозвонковых дисков.

В настоящее время МР-томография все шире используется для исследования суставов, органов малого таза, молочных желез, сердца и сосудов. Для этих целей разработаны дополнительные специальные катушки и математические методы построения изображения.

Специальная техника позволяет записать изображения сердца в разные фазы сердечного цикла. Если исследование проводится при

синхронизации с ЭКГ, то можно получить изображения функционирующего сердца. Такое исследование называется кино-МРТ.

Магнитно-резонансная спектроскопия (МРС) - это неинвазивный метод диагностики, который позволяет качественно и количес- твенно определять химический состав органов и тканей, используя ядерный магнитный резонанс и феномен химического сдвига.

МР-спектроскопия чаще всего проводится с целью получения сигналов от ядер фосфора и водорода (протонов). Однако из-за технических трудностей и длительности проведения она все еще редко применяется в клинической практике. Не следует забывать, что все более широкое применение МРТ требует особого внимания к вопросам безопасности пациентов. При обследовании с помощью МР-спектроскопии пациент не подвергается действию ионизирующего излучения, однако на него действуют электромагнитные и радиочастотные излучения. Находящиеся в теле обследуемого человека металлические предметы (пули, осколки, крупные имплантаты) и все электронно-механические устройства (например, водитель сердечного ритма) могут повредить пациенту из-за смещения или нарушения (прекращения) нормальной работы.

Многие пациенты испытывают боязнь закрытых пространств - клаустрофобию, что приводит к невозможности выполнить исследование. Таким образом, все пациенты должны быть информированы о возмож- ных нежелательных последствиях исследования и о характере процедуры, а лечащие врачи и врачи-рентгенологи перед исследованием обязаны опрашивать пациента на предмет наличия указанных выше предметов, ранений и операций. Перед исследованием пациент должен полностью переодеться в специальный костюм для исключения попадания металлических вещей из карманов одежды внутрь канала магнита.

Важно знать относительные и абсолютные противопоказания к проведению исследования.

К абсолютным противопоказаниям к исследованию относят состо - яния, при которых его проведение создает угрожающую для жизни больного ситуацию. К такой категории относятся и все пациенты с наличием электронно-механических устройств в теле (кардиостимуляторов), и пациенты с наличием металлических клипс на артериях головного мозга. К относительным противопоказаниям к исследованию относятся состояния, которые могут создавать определенные опасности и трудности при проведении МРТ, но оно в большинстве случаев все-таки возможно. Такими противопоказаниями являются

наличие кровоостанавливающих скобок, зажимов и клипс прочей локализации, декомпенсации сердечной недостаточности, первый триместр беременности, клаустрофобия и необходимость в физиологическом мониторинге. В таких случаях решение о возможности проведения МРТ решается в каждом индивидуальном случае исходя из соотношения величины возможного риска и ожидаемой пользы от выполнения исследования.

Большинство небольших металлических объектов (искусственные зубы, хирургический шовный материал, некоторые виды искус- ственных клапанов сердца, стенты) не являются противопоказанием к проведению исследования. Клаустрофобия является препятствием для проведения исследования в 1-4% случаев.

Как и другие методики лучевой диагностики, МРТ не лишена недостатков.

К существенным недостаткам МРТ относятся относительно длительное время исследования, невозможность точного выявления мелких камней и кальцинатов, сложность оборудования и его эксплуатации, специальные требования к установке приборов (защита от помех). С помощью МРТ трудно обследовать пациентов, нуждающихся в оборудовании, которое поддерживает их жизнедеятельность.

2.5. РАДИОНУКЛИДНАЯ ДИАГНОСТИКА

Радионуклидная диагностика или ядерная медицина - метод лучевой диагностики, основанный на регистрации излучения от введенных в организм искусственных радиоактивных веществ.

Для радионуклидной диагностики применяется широкий спектр меченых соединений (радиофармпрепаратов (РФП)) и способов их регистрации специальными сцинтилляционными датчиками. Энергия поглощенного ионизирующего излучения возбуждает в кристалле датчика вспышки видимого света, каждая из которых усиливается с помощью фотоумножителей и преобразуется в импульс тока.

Анализ мощности сигнала позволяет определить интенсивность и положение в пространстве каждой сцинтилляции. Эти данные используются для реконструкции двухмерного изображения распространения РФП. Изображение может быть представлено непосредственно на экране монитора, на фотоили мультиформатной пленке или записано на компьютерный носитель.

Выделяют несколько групп радиодиагностических приборов в зависимости от способа и типа регистрации излучений:

Радиометры - приборы для измерения радиоактивности всего тела;

Радиографы - приборы для регистрации динамики изменения радиоактивности;

Сканеры - системы для регистрации пространственного распределения РФП;

Гамма-камеры - приборы для статической и динамической регистрации объемного распределения радиоактивного индикатора.

В современных клиниках большинство приборов для радионуклидной диагностики составляют гамма-камеры различных типов.

Современные гамма-камеры представляют собой комплекс, состоящий из 1-2 систем детекторов большого диаметра, стола для позиционирования пациента и компьютерной системы для накопления и обработки изображений (рис. 2-10).

Следующим шагом в развитии радионуклидной диагностики стало создание ротационной гамма-камеры. С помощью этих приборов удалось применить методику послойного исследования распределения изотопов в организме - однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (ОФЭКТ).

Рис. 2-10. Схема устройства гамма-камеры

Для ОФЭКТ используются ротационные гамма-камеры с одним, двумя или тремя детекторами. Механические системы томографов позволяют вращать детекторы вокруг тела пациента по разным орбитам.

Пространственное разрешение современных ОФЭКТ составляет порядка 5-8 мм. Вторым условием выполнения радиоизотопного исследования, помимо наличия специального оборудования, является использование специальных радиоактивных индикаторов - радиофармпрепаратов (РФП), которые вводятся в организм пациента.

Радиофармпрепарат - радиоактивное химическое соединение с известными фармакологическими и фармакокинетическими харак- теристиками. К РФП, применяемым в медицинской диагностике, предъявляются достаточно строгие требования: тропность к органам и тканям, легкость приготовления, короткий период полураспада, оптимальная энергия гамма-излучения (100-300 кЭв) и низкая радиотоксичность при относительно высоких допустимых дозах. Идеальный радиофармпрепарат должен поступать только в предназначенные для исследования органы или патологические очаги.

Понимание механизмов локализации РФП служит основой адекватной интерпретации радионуклидных исследований.

Использование современных радиоактивных изотопов в медицинской диагностической практике безопасно и безвредно. Количество активного вещества (изотопа) настолько мало, что при введении в организм это не вызывает физиологических эффектов или аллергических реакций. В ядерной медицине используются РФП, испускающие гамма-лучи. Источники альфа- (ядра гелия) и бета-частиц (электроны) в настоящее время не используются в диагностике из-за высокой степени поглощения тканями и высокой лучевой нагрузки.

Наиболее применяемым в клинической практике является изотоп технеций-99т (период полураспада - 6 ч). Этот искусственный радионуклид получают непосредственно перед исследованием из специальных устройств (генераторов).

Радиодиагностическое изображение, независимо от его типа (статика или динамика, планарное или томографическое), всегда отражает специфическую функцию исследуемого органа. По сути, это отображение функционирующей ткани. Именно в функциональном аспекте заключается принципиальная отличительная особенность радионуклидной диагностики от других методов визуализации.

РФП вводят обычно внутривенно. Для исследований вентиляции легких препарат вводится ингаляционно.

Одной из новых томографических радиоизотопных методик в ядерной медицине является позитронная эмиссионная томография (ПЭТ).

Метод ПЭТ основан на свойстве некоторых короткоживущих радионуклидов при распаде испускать позитроны. Позитрон - час- тица, равная по массе электрону, но имеющая положительный заряд. Позитрон, пролетев в веществе 1-3 мм и потеряв в столкновениях с атомами полученную в момент образования кинетическую энергию, аннигилирует с образованием двух гамма-квантов (фотонов) с энергией 511 кэВ. Эти кванты разлетаются в противоположных направлениях. Таким образом, точка распада лежит на прямой - траектории двух аннигилированных фотонов. Два детектора, расположенные друг против друга, регистрируют совмещенные аннигиляционные фотоны (рис. 2-11).

ПЭТ позволяет проводить количественную оценку концентрации радионуклидов и обладает более широкими возможностями для изу- чения метаболических процессов, чем сцинтиграфия, выполняемая с помощью гамма-камер.

Для ПЭТ используются изотопы таких элементов, как углерод, кислород, азот, фтор. Меченные этими элементами РФП являются естественными метаболитами организма и включаются в обмен

Рис. 2-11. Схема устройства ПЭТ

веществ. В результате можно изучать процессы, происходящие на клеточном уровне. С этой точки зрения ПЭТ является единственной (кроме МР-спектроскопии) методикой для оценки метаболических и биохимических процессов in vivo.

Все позитронные радионуклиды, используемые в медицине, являются сверхкороткоживущими - период их полураспада исчисляется минутами или секундами. Исключение составляют фтор-18 и руби- дий-82. В этой связи наиболее часто используется меченная фтором- 18 деоксиглюкоза (фтордеоксиглюкоза - ФДГ).

Несмотря на то, что первые системы для ПЭТ появились еще в середине ХХ в., их клиническое применение тормозится из-за некоторых ограничений. Это технические сложности, возникающие при устройстве в клиниках ускорителей для производства короткоживущих изотопов, высокая их стоимость, трудность в трактовке результатов. Одно из ограничений - плохое пространственное разрешение - было преодолено совмещением ПЭТ-системы с МСКТ, что, правда, еще больше удорожает систему (рис. 2-12). В этой связи ПЭТ-исследования проводятся по строгим показаниям, когда другие методы оказываются неэффективными.

Основными достоинствами радионуклидного метода являются высокая чувствительность к различным видам патологических процессов, возможность оценки метаболизма и жизнеспособности тканей.

К общим недостаткам радиоизотопных методов относят невысокое пространственное разрешение. Использование радиоактивных препаратов в медицинской практике связано с трудностями их транспортировки, хранения, фасовки и введения пациентам.

Рис. 2-12. Современная система ПЭТ-КТ

Устройство радиоизотопных лабораторий (особенно для ПЭТ) требует специальных помещений, охраны, сигнализации и других мер предосторожности.

2.6. АНГИОГРАФИЯ

Ангиография - метод рентгеновского исследования, связанный с прямым введением контрастного вещества в сосуды с целью их изучения.

Ангиография подразделяется на артериографию, флебографию и лимфографию. Последняя, в связи с развитием методов УЗИ, КТ и МРТ, в настоящее время практически не применяется.

Ангиография проводится в специализированных рентгеновских кабинетах. Эти кабинеты отвечают всем требованиям, предъявля- емым к операционным. Для ангиографии применяются специализированные рентгеновские аппараты (ангиографические установки) (рис. 2-13).

Введение контрастного препарата в сосудистое русло осуществляется путем инъекции шприцем или (чаще) специальным автомати- ческим инжектором после пункции сосудов.

Рис. 2-13. Современная ангиографическая установка

Основным способом катетеризации сосудов является методика катетеризации сосуда по Сельдингеру. Для выполнения ангиографии в сосуд через катетер вводится определенное количество контрастно- го агента и проводится съемка прохождения препарата по сосудам.

Вариантом ангиографии является коронароангиография (КАГ) - методика исследования коронарных сосудов и камер сердца. Это сложная методика исследования, требующая особой подготовки рен- тгенолога и сложного оборудования.

В настоящее время диагностическая ангиография периферических сосудов (например, аортография, ангиопульмонография) применяется все реже. При наличии в клиниках современных УЗ-аппаратов КТ- и МРТ-диагностика патологических процессов в сосудах все чаще осуществляется с помощью малоинвазивных (КТ-ангиография) или неинвазивных (УЗИ и МРТ) методик. В свою очередь, при ангиографии все чаще выполняются малоинвазивные хирургические процедуры (реканализация сосудистого русла, баллонная ангиопластика, стентирование). Таким образом, развитие ангиографии привело к рождению интервенционной радиологии.

2.7 ИНТЕРВЕНЦИОННАЯ РАДИОЛОГИЯ

Интервенционная радиология - область медицины, основанная на применении методов лучевой диагностики и специальных инструментов для выполнения малоинвазивных вмешательств с целью диагностики и лечения заболеваний.

Интервенционные вмешательства нашли широкое распространение во многих областях медицины, так как зачастую могут заменить большие хирургические вмешательства.

Первое чрескожное лечение стеноза периферической артерии было осуществлено американским врачом Чарльзом Доттером в 1964 г. В 1977 г. швейцарский врач Андреас Грюнтциг сконструировал катетер с баллоном и выполнил процедуру дилатации (расширения) стенозированной коронарной артерии. Этот метод стал называться баллонной ангиопластикой.

Баллонная ангиопластика коронарных и периферических артерий в настоящее время является одним из основных методов лечения стенозов и окклюзий артерий. В случае рецидива стенозов такая процедура может повторяться многократно. Для предотвращения повторных стенозов в конце прошлого века стали использовать эндо-

васкулярные протезы - стенты. Стент - это трубчатая металлическая конструкция, которая устанавливается в суженное место после баллонной дилатации. Расправленный стент не дает возникнуть повторному стенозу.

Установка стента проводится после диагностической ангиографии и определения места критического сужения. Стент подбирается по длине и размеру (рис. 2-14). С помощью такой методики можно закрывать дефекты межпредсердной и межжелудочковой перегородок без больших операций или проводить баллонную пластику стенозов аортального, митрального, трехстворчатого клапанов.

Особое значение приобрела методика установки специальных фильтров в нижнюю полую вену (кава-фильтры). Это необходимо для предотвращения попадания эмболов в сосуды легких при тромбозе вен нижних конечностей. Кава-фильтр представляет собой сетчатую структуру, которая, раскрываясь в просвете нижней полой вены, улавливает восходящие тромбы.

Еще одно востребованное в клинической практике эндоваскулярное вмешательство - эмболизация (закупорка) сосудов. Эмболизацию применяют для остановки внутренних кровотечений, лечения пато- логических сосудистых соустий, аневризм или для закрытия сосудов, питающих злокачественную опухоль. В настоящее время для эмболизации используются эффективные искусственные материалы, съемные баллоны и стальные микроскопические спирали. Обычно эмболизацию выполняют селективно, чтобы не вызвать ишемии окружающих тканей.

Рис. 2-14. Схема выполнения баллонной ангиопластики и стентирования

К интервенционной радиологии относится также дренирование абсцессов и кист, контрастирование патологических полостей через свищевые ходы, восстановление проходимости мочевыводящих путей при нарушениях мочевыделения, бужирование и баллонная пластика при стриктурах (сужениях) пищевода и желчных протоков, чрескожная термоили криодеструкция злокачественных опухолей и другие вмешательства.

После выявления патологического процесса зачастую приходится прибегать к такому варианту интервенционной радиологии, как пункционная биопсия. Знание морфологического строения образования позволяет выбрать адекватную тактику лечения. Пункционная биопсия выполняется под рентгенологическим, УЗИили КТ-контролем.

В настоящее время интервенционная радиология активно развивается и во многих случаях позволяет избежать больших оператив- ных вмешательств.

2.8 КОНТРАСТНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ЛУЧЕВОЙ ДИАГНОСТИКИ

Малая контрастность между соседними объектами или одинаковая плотность соседних тканей (например, плотность крови, сосу- дистой стенки и тромба) затрудняют интерпретацию изображений. В этих случаях в лучевой диагностике часто прибегают к искусственному контрастированию.

Примером усиления контрастности изображений изучаемых органов является применение сульфата бария для исследования органов пищеварительного канала. Впервые такое контрастирование было выполнено в 1909 г.

Труднее было создать контрастные средства для внутрисосудистого введения. Для этой цели после долгих экспериментов с ртутью и свинцом стали использовать растворимые соединения йода. Первые поколения рентгеноконтрастных веществ были несовершенными. Их применение вызывало частые и тяжелые (вплоть до смертельных) осложнения. Но уже в 20-30-х гг. ХХ в. был создан ряд более безопасных водорастворимых йодсодержащих препаратов для внутривенного введения. Широкое применение препаратов этой группы началось с 1953 г., когда был синтезирован препарат, молекула которого состояла из трех атомов йода (диатризоат).

В 1968 г. были разработаны вещества, обладавшие низкой осмолярностью (они не диссоциировали в растворе на анион и катион), - неионные контрастные средства.

Современные рентгеноконтрастные средства представляют собой трийодзамещенные соединения, содержащие три или шесть атомов йода.

Существуют препараты для внутрисосудистого, внутриполостного и субарахноидального введения. Можно также вводить контрастное вещество в полости суставов, в полостные органы и под оболочки спинного мозга. Например, введение контраста через полость тела матки в трубы (гистеросальпингография) позволяет оценить внутреннюю поверхность полости матки и проходимость маточных труб. В неврологической практике при отсутствии МРТ применяют методику миелографии - введение водорастворимого контрастного вещества под оболочки спинного мозга. Это позволяет оценить проходимость субарахноидальных пространств. Из других методик искусственного контрастирования следует упомянуть ангиографию, урографию, фистулографию, герниографию, сиалографию, артрографию.

После быстрого (болюсного) внутривенного введения контрастного средства оно достигает правых отделов сердца, затем болюс проходит сквозь сосудистое русло легких и достигает левых отделов сердца, затем аорты и ее ветвей. Происходит быстрая диффузия контрастного средства из крови в ткани. В течение первой минуты после быстрой инъекции сохраняется высокая концентрация контрастного средства в крови и кровеносных сосудах.

Внутрисосудистое и внутриполостное введение контрастных веществ, содержащих в своей молекуле йод, в редких случаях может оказывать неблагоприятное воздействие на организм. Если такие изменения проявляются клиническими симптомами или изменяют лабораторные показатели пациента, то их называют побочными реакциями. Перед исследованием пациента с применением контрастных веществ необходимо выяснить, есть ли у него аллергические реакции на йод, хроническая почечная недостаточность, бронхиаль- ная астма и другие заболевания. Пациент должен быть предупрежден о возможной реакции и о пользе такого исследования.

В случае появления реакции на введение контрастного вещества персонал кабинета обязан действовать в соответствии со специальной инструкцией по борьбе с анафилактическим шоком для пре- дотвращения тяжелых осложнений.

Контрастные средства используются и при МРТ. Их применение началось в последние десятилетия, после интенсивного внедрения метода в клинику.

Применение контрастных препаратов при МРТ направлено на изменение магнитных свойств тканей. В этом заключается их сущест- венное отличие от йодсодержащих контрастных веществ. Если рентгеновские контрастные средства значительно ослабляют проникающую радиацию, то препараты для МРТ приводят к изменениям характеристик окружающих их тканей. Они не визуализируются на томограммах, как рентгеновские контрасты, но позволяют выявлять скрытые патологические процессы за счет изменения магнитных показателей.

Механизм действия этих средств основан на изменениях времени релаксации участка ткани. Большинство из этих препаратов изготавливается на основе гадолиния. Значительно реже применяются контрастные вещества на основе оксида железа. Эти вещества поразному влияют на интенсивность сигнала.

Позитивные (укорачивающие время релаксации Т1) обычно создаются на основе гадолиния (Gd), а негативные - (укорачивающие время Т2) на основе оксида железа. Контрастные препараты на основе гадолиния считаются более безопасными соединениями, чем йодсодержащие. Имеются лишь единичные сообщения о серьезных анафилактических реакциях на эти вещества. Несмотря на это, необходимы тщательное наблюдение за пациентом после выполнения инъекции и наличие доступного реанимационного оборудования. Парамагнитные контрастные вещества распределяются во внутрисосудистом и внеклеточном пространствах организма и не проходят через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). Поэтому в ЦНС в норме контрастируются только области, лишенные этого барьера, например гипофиз, воронка гипофиза, кавернозные синусы, твердая мозговая оболочка и слизистые оболочки носа и придаточных пазух. Повреждение и разрушение ГЭБ приводят к проникновению парамагнитных контрастных веществ в межклеточное пространство и локальному изменению Т1-релаксации. Это отмечается при целом ряде патологических процессов в ЦНС, таких, как опухоли, метастазы, нарушения мозгового кровообращения, инфекции.

Помимо МР-исследований ЦНС, контрастирование применяется для диагностики заболеваний костно-мышечной системы, сердца, печени, поджелудочной железы, почек, надпочечников, органов малого таза и молочных желез. Эти исследования проводятся значи-

тельно реже, чем при патологии ЦНС. Для выполнения МР-ангиографии и изучения перфузии органов требуется введение контрастного вещества специальным немагнитным инжектором.

В последние годы изучается целесообразность применения контрастных средств для ультразвуковых исследований.

Для повышения эхогенности сосудистого русла или паренхиматозного органа внутривенно вводится ультразвуковое контрастное вещество. Это могут быть взвеси твердых частиц, эмульсии капелек жидкости, а чаще всего - микропузырьки газа, помещенные в различные оболочки. Как и другие контрастные вещества, ультразвуковые контрастные средства должны обладать низкой токсичностью и быстро выводиться из организма. Препараты же первого поколения не проходили через капиллярное русло легких и разрушались в нем.

Используемые сейчас контрастные средства попадают в большой круг кровообращения, что дает возможность применять их для повышения качества изображений внутренних органов, усиления допплеровского сигнала и изучения перфузии. Окончательного мнения о целесообразности использования ультразвуковых контрастных веществ в настоящее время нет.

Побочные реакции при введении контрастных средств встречаются в 1-5% случаев. Подавляющее большинство побочных реакций - легкой степени тяжести и не требует специального лечения.

Следует уделять особое внимание предупреждению и лечению тяжелых осложнений. Частота таких осложнений составляет менее 0,1%. Самую большую опасность представляют развитие анафилак- тических реакций (идиосинкразия) при введении йодсодержащих веществ и острая почечная недостаточность.

Реакции на введение контрастных средств условно можно разделить на легкие, умеренные и тяжелые.

При легких реакциях у пациента фиксируются чувство жара или озноба, небольшая тошнота. Необходимости в проведении лечебных мероприятий нет.

При умеренных реакциях вышеописанные симптомы могут сопровождаться также снижением АД, возникновением тахикардии, рвоты, крапивницы. Необходимо оказание симптоматической лечебной помощи (обычно - введение антигистаминных препаратов, противорвотных средств, симпатомиметиков).

При тяжелых реакциях может возникнуть анафилактический шок. Необходимо срочное проведение реанимационных мероприя-

тий, направленных на поддержание деятельности жизненно важных органов.

К группе повышенного риска относятся следующие категории больных. Это пациенты:

С тяжелыми нарушениями функции почек и печени;

С отягощенным аллергологическим анамнезом, особенно имевшие побочные реакции на контрастные вещества ранее;

С тяжелой сердечной недостаточностью или легочной гипертензией;

С выраженным нарушением функции щитовидной железы;

С тяжелым сахарным диабетом, феохромоцитомой, миеломной болезнью.

К группе риска в отношении опасности развития побочных реакций также принято относить маленьких детей и лиц старческого возраста.

Врач, назначающий исследование, должен тщательно оценить отношение риск/польза при выполнении исследований с контрас- тированием и принять необходимые меры предосторожности. Врачрентгенолог, выполняющий исследование у пациента с высоким риском побочных реакций на контрастное вещество, обязан предупредить больного и лечащего врача об опасности применения контрастных средств и при необходимости заменить исследование на другое, не требующее контрастирования.

Рентгеновский кабинет должен быть оборудован всем необходимым для проведения реанимационных мероприятий и борьбы с анафилактическим шоком.

МЕТОДЫ ЛУЧЕВОЙ ДИАГНОСТИКИ

Рентгенология

МЕТОДЫ ЛУЧЕВОЙ ДИАГНОСТИКИ
Открытие рентгеновских лучей положило начало новой эре в медицинской диагностике – эре рентгенологии. В последующем арсенал диагностических средств пополнился методами, в основе которых - другие виды ионизирующих и неионизирующих излучений (радиоизотопные, ультразвуковые методы, магнитно-резонансная томография). Год за годом лучевые методы исследования совершенствовались. В настоящее время они играют ведущую роль в выявлении и установлении характера большинства заболеваний.
На данном этапе изучения перед Вами поставлена цель (общая): уметь интерпретировать принципы получения медицинского диагностического изображения различными лучевыми методами и предназначение этих методов.
Достижение общей цели обеспечивается конкретными целями:
уметь:
1) трактовать принципы получения информации с помощью рентгенологических, радиоизотопных, ультразвуковых методов исследования и магнитно-резонансной томографии;
2) трактовать предназначение этих методов исследования;
3) трактовать общие принципы выбора оптимального лучевого метода исследования.
Освоить вышеперечисленные цели невозможно без базисных знаний-умений, преподаваемых на кафедре медицинской и биологической физики:
1) трактовать принципы получения и физические характеристики рентгеновских лучей;
2) трактовать радиоактивность, возникающие при этом излучения и их физические характеристики;
3) трактовать принципы получения ультразвуковых волн и их физические характеристики;
5) трактовать явление магнитного резонанса;
6) интерпретировать механизм биологического действия различных видов излучений.

1. Рентгенологические методы исследования
Рентгенологическое исследование до настоящего времени играет важную роль в диагностике заболеваний человека. Оно основано на разной степени поглощения рентгеновских лучей различными тканями и органами тела человека. В большей степени лучи поглощаются в костях, в меньшей – в паренхиматозных органах, мышцах и жидких средах организма, ещё менее – в жировой клетчатке и почти не задерживаются в газах. В тех случаях, когда рядом расположенные органы одинаково поглощают рентгеновское излучение, они не различимы при рентгенологическом исследовании. В таких ситуациях прибегают к искусственному контрастированию. Следовательно, рентгенологическое исследование может проводиться в условиях естественной контрастности или искусственного контрастирования. Существует много различных методик рентгенологического исследования.
Целью (общей) изучения данного раздела является умение интерпретировать принципы получения рентгенологического изображения и предназначение различных рентгенологических методов исследования.
1) интерпретировать принципы получения изображения при рентгеноскопии, рентгенографии, томографии, флюорографии, контрастных методиках исследования, компьютерной томографии;
2) трактовать предназначение рентгеноскопии, рентгенографии, томографии, флюорографии, контрастных методик исследования, компьютерной томографии.
1.1. Рентгеноскопия
Рентгеноскопия, т.е. получение теневого изображения на просвечивающем (флюоресцентном) экране, является наиболее доступной и технически простой методикой исследования. Она позволяет судить о форме, положении и размерах органа и в некоторых случаях - его функции. Исследуя больного в различных проекциях и положениях тела, врач-рентгенолог получает объёмное представление об органах человека и определяемой патологии. Чем сильнее поглощает исследуемый орган или патологическое образование излучение, тем меньше лучей попадает на экран. Поэтому такой орган или образование отбрасывают тень на флюоресцирующий экран. И наоборот, если орган или патология менее плотные, то сквозь них проходит больше лучей, и они попадают на экран, вызывая как бы его просветление (свечение).
Флюоресцентный экран светится слабо. Поэтому это исследование проводят в затемненном помещении, а врач должен в течение 15 минут адаптироваться к темноте. Современные рентгенаппараты оснащены электронно-оптическими преобразователями, усиливающими и передающими рентгеновское изображение на монитор (телеэкран).
Однако рентгеноскопия имеет существенные недостатки. Во-первых, она обусловливает значительную лучевую нагрузку. Во-вторых, её разрешающая способность намного ниже, чем рентгенографии.
Эти недостатки менее выражены при использовании рентгентелевизионного просвечивания. На мониторе можно менять яркость, контрастность, тем самым создавая лучшие условия для просмотра. Разрешающая способность такой рентгеноскопии намного выше, а лучевая нагрузка - меньше.
Однако любое просвечивание отличается субъективностью. Все врачи должны полагаться на профессионализм врача-рентгенолога. В некоторых случаях для объективизации исследования рентгенолог выполняет во время скопии рентгенограммы. С этой же целью проводят и видеозапись исследования при рентгентелевизионном просвечивании.
1.2. Рентгенография
Рентгенография – метод рентгенологического исследования, при котором изображение получается на рентгеновской плёнке. Рентгенограмма по отношению к изображению, видимому на рентгеноскопическом экране, является негативом. Поэтому светлым участкам на экране соответствуют тёмные на плёнке (так называемые просветления), и наоборот, тёмным участкам – светлые (тени). На рентгенограммах всегда получается плоскостное изображение с суммацией всех точек, расположенных по ходу лучей. Для получения объёмного представления необходимо производить по крайней мере 2 снимка во взаимно перпендикулярных плоскостях. Главным преимуществом рентгенографии является возможность документировать определяемые изменения. Кроме того, она обладает значительно большей разрешающей способностью, чем рентгеноскопия.
В последние годы нашла применение цифровая (дигитальная) рентгенография, при которой приемником рентгеновских лучей являются специальные пластины. После экспозиции рентгеновскими лучами на них остается скрытое изображение объекта. При сканировании пластин лазерным лучом высвобождается энергия в виде свечения, интенсивность которого пропорциональна дозе поглощенного рентгеновского излучения. Это свечение регистрируется фотодетектором и переводится в цифровой формат. Полученное изображение может быть выведено на монитор, распечатано на принтере и сохранено в памяти компьютера.
1.3. Томография
Томография – рентгенологический метод послойного исследования органов и тканей. На томограммах в отличие от рентгенограмм получают изображение структур, расположенных в какой-либо одной плоскости, т.е. устраняется эффект суммации. Это достигается за счет одновременного движения рентгентрубки и пленки. Появление компьютерной томографии резко снизило применение томографии.
1.4. Флюорография
Флюорография обычно используется для проведения массовых скрининговых рентгенологических исследований, особенно для выявления патологии лёгких. Суть метода заключается в фотографировании изображения с рентгеновского экрана или экрана электронно-оптического усилителя на фотоплёнку. Размер кадра обычно 70х70 или 100х100 мм. На флюорограммах детали изображения видны лучше, чем при рентггеноскопии, но хуже, чем при рентгенографии. Доза облучения, получаемая исследуемым, также больше, чем при рентгенографии.
1.5. Методики рентгенологического исследования в условиях искусственного контрастирования
Как уже указывалось выше, ряд органов, особенно полых, поглощают рентгеновские лучи практически одинаково с окружающими их мягкими тканями. Поэтому при рентгенологическом исследовании они не определяются. Для визуализации их искусственно контрастируют, вводя контрастное вещество. Чаше всего с этой целью используются различные жидкостные йодистые соединения.
В ряде случаев важно получить изображение бронхов, особенно при бронхоэктатической болезни, врождённых пороках бронхов, наличии внутреннего бронхиального или бронхо-плеврального свища. В подобных случаях установить диагноз помогает исследование в условиях контрастирования бронхов – бронхография.
Кровеносные сосуды на обычных рентгенограммах не видны, за исключением сосудов лёгких. Для оценки их состояния проводят ангиографию – рентгенологическое исследование сосудов с применением контрастного вещества. При артериографии контрастное вещество вводят в артерии, при флебографии – в вены.
При введении контрастного вещества в артерию на снимке в норме последовательно отражаются фазы кровотока: артериальная, капиллярная и венозная.
Особое значение контрастное исследование имеет при изучении мочевывыделительной системы.
Различают выделительную (экскреторную) урографию и ретро-градную (восходящую) пиелографию. В основе выделительной урографии лежит физиологическая способность почек захватывать из крови йодированные органические соединения, концентрировать их и выделять с мочой. Перед исследованием пациент нуждается в соответствующей подготовке - очишении кишечника. Исследование проводится натощак. Обычно в локтевую вену вводят 20-40 мл одного из уротропных веществ. Затем через 3-5, 10-14 и 20-25 минут делают снимки. Если секреторная функция почек понижена производится инфузионная урография. При этом пациенту медленно капельно вводят большое количество контрастного вещества (60 –100 мл), разведенного 5% раствором глюкозы.
Экскреторная урография даёт возможность оценить не только лоханки, чашечки, мочеточники, общую форму и размеры почек, но и их функциональное состояние.
В большинстве случаев выделительная урография обеспечивает получение достаточной информации о чащечно-лоханочной системе. Но всё же в единичных случаях, когда это по какой-либо причине не удаётся (например, при значительном снижении или отсутствии функции почки), выполняется восходящая (ретроградная) пиелография. Для этого катетер вводят в мочеточник до нужного уровня, вплоть до лоханки, через него вводят контрастное вещество (7-10 мл) и делают снимки.
Для исследования желчевыводящих путей в настоящее время используют чрескожную чреспеченочную холеграфию и внутривенную холецистохолангиографию. В первом случае контрастное вещество вводится через катетер непосредственно в общий желчный проток. Во втором случае контраст, введенный внутривенно, в гепатоцитах смешивается с желчью и с ней выводится, заполняя желчные протоки и желчный пузырь.
Для оценки проходимости маточных труб применяют гистеросальпингографию (метросльпингографию), при которой контрастное вещество вводится через влагалище в полость матки с помощью специального шприца.
Контрастная рентгенметодика изучения протоков различных желёз (молочной, слюнной и др.) называется дуктографией, различных свищевых ходов – фистулографией.
Пищеварительный тракт изучают в условиях искусственного контрастирования с помощью взвеси сульфата бария, который при исследовании пищевода, желудка и тонкой кишки пациент принимает внутрь, а при исследовании толстой кишки вводят ретроградно. Оценка состояния пищеварительного тракта обязательно проводится путем рентгеноскопии с выполнением серии рентгенограмм. Исследование толстой кишки имеет особое название – ирригоскопия с ирригографией.
1.6. Компьютерная томография
Компьютерная томография (КТ) – метод послойного рентгенологического исследования, в основе которого - компьютерная обработка множественных рентгенологических изображений слоев тела человека в поперечном сечении. Вокруг человеческого тела по окружности расположены множественные ионизационные или сцинтилляционные датчики, улавливающие рентгеновское излучение, прошедшее через исследуемого.
С помощью компьютера врач может увеличивать изображение, выделять и увеличивать различные его части, определять размеры и что очень важно – оценивать плотность каждого участка в условных единицах. Информация о плотности ткани может быть представлена в виде чисел и гистограмм. Для измерения плотности используют шкалу Хаунсвильда с диапазоном свыше 4000 единиц. За нулевой уровень плотности принята плотность воды. Плотность костей колеблется от +800 до +3000 единиц H (Хаунсвильда), паренхиматозных тканей – в пределах 40-80 ед Н, воздуха и газов - около -1000 ед H.
Плотные образования на КТ видны более светлыми и называются гиперденсивными, менее плотные видны более светлыми и называются гиподенсивными.
Для усиления контрастности при КТ также используют контрастные вещества. Введенные внутривенно иодистые соединения улучшают визуализацию патологических очагов в паренхиматозных органов.
Важным преимуществом современных компьютерных томографов является возможность по серии двухмерных изображений реконструировать трехмерное изображение объекта.
2. Радионуклидные методы исследования
Возможность получения искусственных радиоактивных изотопов позволила расширить сферу применения радиоактивных индикаторов в различных отраслях науки, в том числе и в медицине. Радионуклидная визуализация основана на регистрации излучения, испускаемого находящимся внутри пациента радиоактивным веществом. Таким образом, общее между рентген- и радионуклидной диагностикой – использование ионизирующего излучения.
Радиоактивные вещества, называемые радиофармацевтическими препаратами (РФП), могут использоваться как в диагностических, так и в терапевтических целях. Все они имеют в своем составе радионуклиды – нестабильные атомы, спонтанно распадающиеся с выделением энергии. Идеальный радиофармпрепарат накапливается только в органах и структурах, предназначенных для визуализации. Накопление РФП может обусловливаться, например, метаболическими процессами (молекула-носитель может быть частью метаболической цепочки) либо локальной перфузией органа. Возможность изучения физиологических функций параллельно с определением топографо-анатомических параметров – главное преимущество радионуклидных методов диагностики.
Для визуализации используют радионуклиды, испускающие гамма-кванты, так как альфа- и бета-частицы имеют низкую проникающую способность в тканях.
В зависимости от степени накопления РФП различают «горячие» очаги (с повышенным накоплением) и «холодные» очаги (с пониженным накоплением или его отсутствием).
Существует несколько различных методов радионуклидного исследования.
Целью (общей) изучения данного раздела является умение интерпретировать принципы получения радионуклидного изображения и предназначение различных радионуклидных методов исследования.
Для этого необходимо уметь:
1) интерпретировать принципы получения изображения при сцинтиграфии, эмиссионной компьютерной томографии (однофотонной и позитронной);
2) интерпретировать принципы получения радиографических кривых;
2) трактовать предназначение сцинтиграфии, эмиссионной компьютерной томографии, радиографии.
Сцинтиграфия – самый распространенный метод радионуклидной визуализации. Исследование проводится с помощью гамма-камеры. Основным ее компонентом является дисковидный сцинтилляционный кристалл йодида натрия большого диаметра (около 60 см). Этот кристалл является детектором, улавливающим гамма-излучение, испускаемое РФП. Перед кристаллом со стороны пациента располагается специальное свинцовое защитное устройство – коллиматор, определяющий проекцию излучения на кристалл. Параллельно расположенные отверстия на коллиматоре способствуют проецированию на поверхность кристалла двухмерного отображения распределения РФП в масштабе 1:1.
Гамма-фотоны при попадании на сцинтилляционный кристалл вызывают на нем вспышки света (сцинтилляции), которые передаются на фотоумножитель, генерирующий электрические сигналы. На основании регистрации этих сигналов реконструируется двухмерное проекционное изображение распределения РФП. Окончательное изображение может быть представлено в аналоговом формате на фотопленке. Однако большинство гамма-камер позволяет создавать и цифровые изображения.
Большинство сцинтиграфических исследований выполняются после внутривенного введения РФП (исключение – вдыхание радиоактивного ксенона при ингаляционной сцинтиграфии легких).
При перфузионной сцинтиграфии легких используются меченные 99mТс макроагрегаты альбумина или микросферы, которые задерживаются в мельчайших легочных артериолах. Получают изображения в прямых (передней и задней), боковых и косых проекциях.
Сцинтиграфия скелета выполняется с помощью меченных Тс99m дифосфонатов, накапливающихся в метаболически активной костной ткани.
Для исследования печени применяют гепатобилисцинтиграфию и гепатосцинтиграфию. Первый метод изучает жёлчеобразовательную.и желчевыделительную функцию печени и состояние желчевыводящих путей – их проходимость, накопительную и сократительную способность желчного пузыря, и представляет собой динамическое сцинтиграфическое исследование. В его основе лежит способность гепатоцитов поглощать из крови и транспортировать в составе желчи некоторые органические вещества.
Гепатосцинтиграфия – статическая сцинтиграфия - позволяет оценить барьерную функцию печени и селезенки и основана на том, что звездчатые ретикулоциты печени и селезенки, очищая плазму, фагоцитируют частички коллоидного раствора РФП.
С целью исследования почек используются статическая и динамическая нефросцинтиграфия. Суть метода заключается в получении изображения почек благодаря фиксации в них нефротропных РФП.
2.2. Эмиссионная компьютерная томография
Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ) особенно широко используется в кардиологической и неврологической практике. Метод основан на вращении вокруг тела пациента обычной гамма-камеры. Регистрация излучения в различных точках окружности позволяет реконструировать секционное изображение.
Позитронная эмиссионная томография (ПЭТ), в отличие от других радионуклидных методов обследования, основывается на использовании испускаемых радионуклидами позитронов. Позитроны, имея одинаковую массу с электронами, заряжены положительно. Испускаемый позитрон сразу же взаимодействует с ближайшим электроном (эта реакция называется аннигиляцией), что приводит к возникновению двух гамма-фотонов, распространяющихся в противоположных направлениях. Эти фотоны регистрируются специальными детекторами. Информация затем передается на компьютер и преобразуется в цифровое изображение.
ПЭТ позволяет осуществлять количественную оценку концентрации радионуклидов и тем самым изучать метаболические процессы в тканях.
2.3. Радиография
Радиография – метод оценки функции органа посредством внешней графической регистрации изменений радиоактивности над ним. В настоящее время этот метод применяется в основном для изучения состояния почек – радиоренография. Два сцинтиграфических детектора регистрируют излучение над правой и левой почками, третий – над сердцем. Проводят качественный и количественный анализ полученных ренограмм.
3. Ультразвуковые методы исследования
Под ультразвуком подразумевают звуковые волны с частотой свыше 20000 Гц, т.е. выше порога слышимости человеческого уха. Ультразвук используется в диагностике для получения секционных изображений (срезов) и измерения скорости тока крови. Наиболее часто в радиологии используются частоты в диапазоне 2-10 МГц (1 Мгц = 1 миллион Гц). Методику ультразвуковой визуализации называют сонографией. Технологию измерения скорости кровотока называют допплерографией.
Цель (общая) изучения данного раздела: научиться интерпретировать принципы получения ультразвукового изображения и предназначение различных ультразвуковых методов исследования.
Для этого необходимо уметь:
1) интерпретировать принципы получения информации при сонографии и допплерографии;
2) трактовать предназначение сонографии и допплерографии.
3.1. Сонография
Сонография осуществляется пропусканием через тело пациента узконаправленного ультразвукового луча. Ультразвук генерируется специальным датчиком, обычно помещаемым на кожу пациента над обследуемой анатомической областью. Датчик содержит один или несколько пьезоэлектрических кристаллов. Подача электрического потенциала на кристалл приводит к его механической деформации, а механическое сжатие кристалла генерирует электрический потенциал (обратный и прямой пьезоэлектрический эффект). Механические колебания кристалла генерируют ультразвук, который отражается от различных тканей и возвращается назад к датчику в виде эха, генерирует механические колебания кристалла и, следовательно, электрические сигналы той же частоты, что и эхо. В таком виде эхо записывается.
Интенсивность ультразвука постепенно уменьшается с прохождением через ткани тела пациента. Основной причиной этого является поглощение ультразвука в виде тепла.
Непоглощенная часть ультразвука может быть рассеяна или отражена тканями назад к датчику в виде эха. Легкость прохождения ультразвука через ткани частично зависит от массы частиц (которая определяет плотность ткани) и частично - от сил эластичности, притягивающих частицы друг к другу. Плотность и эластичность ткани вместе определяют ее так называемое акустическое сопротивление.
Чем больше изменение акустического сопротивления, тем больше отражение ультразвука. Большое различие в акустическом сопротивлении существует на границе мягкая ткань - газ, и почти весь ультразвук отражается от нее. Поэтому для устранения воздуха между кожей пациента и датчиком применяется специальный гель. По этой же причине сонография не позволяет визуализировать области, расположенные за кишечником (так как кишечник заполнен газом), и содержащую воздух легочную ткань. Существует также и относительно большое различие в акустическом сопротивлении между мягкими тканями и костями. Большинство костных структур, таким образом, препятствует проведению сонографии.
Простейший способ отображения записанного эха - так называемый А-режим (амплитудный режим). В данном формате эхо с различной глубины представляется в виде вертикальных пиков на горизонтальной линии, отражающей глубину. Сила эха определяет высоту или амплитуду каждого из показанных пиков. А-режимный формат дает только одномерное изображение изменения акустического сопротивления вдоль линии прохождения ультразвукового луча и крайне ограниченно используется в диагностике (в настоящее время - только для исследования глазного яблока).
Альтернативой А-режиму является М-режим (М - motion, движение). На таком изображении ось глубины на мониторе ориентируется вертикально. Различные эхосигналы отражаются в виде точек, яркость которых определяется силой эха. Эти яркие точки перемещаются поперек экрана слева направо, создавая таким образом яркие кривые, показывающие изменение положения отражающих структур с течением времени. Кривые М-режима предоставляют детальную информацию о динамике поведения расположенных вдоль ультразвукового луча отражающих структур. Данный метод используется для получения динамических одномерных изображений сердца (стенок камер и створок сердечных клапанов).
Наиболее широко в радиологии используется В-режим (В - brightness, яркость). Данный термин означает, что эхо изображается на экране в виде точек, яркость которых определяется силой эха. В-режим дает двухмерное секционное анатомическое изображение (срез) в реальном масштабе времени. На экране создаются изображения в виде прямоугольника или сектора. Изображения динамичны, на них можно наблюдать такие явления, как респираторные движения, пульсация сосудов, сердечные сокращения и движения плода. Современные аппараты для ультразвуковых исследований используют цифровые технологии. Генерируемый в датчике аналоговый электрический сигнал оцифровывается. Окончательное изображение на мониторе представлено оттенками серой шкалы. Более светлые участки при этом называются гиперэхогенными, более темные – гипо- и анэхогенными.
3.2. Допплерография
Измерение скорости кровотока с использованием ультразвука основано на физическом явлении, согласно которому частота звука, отраженного от движущегося объекта, изменяется по сравнению с частотой посланного звука при ее восприятии неподвижным приемником (допплеровский эффект).
При допплеровском исследовании кровеносных сосудов через тело пропускается генерируемый специальным допплеровским датчиком ультразвуковой луч. При пересечении этим лучом сосуда или сердечной камеры небольшая часть ультразвука отражается от эритроцитов. Частота волн эха, отраженного от этих клеток, движущихся в направлении датчика, будет выше, чем у волн, испускаемых им самим. Разница между частотой принятого эха и частотой генерируемого датчиком ультразвука называется допплеровским частотным сдвигом, или допплеровской частотой. Данный частотный сдвиг прямо пропорционален скорости кровотока. При измерении потока частотный сдвиг непрерывно измеряется прибором; большинство подобных систем автоматически преобразует изменение частоты ультразвука в относительную скорость кровотока (например, в м/с), используя которую можно вычислить истинную скорость кровотока.
Допплеровский частотный сдвиг обычно лежит в пределах различимого человеческим ухом диапазона частот. Поэтому вся допплерографическая аппаратура оборудована динамиками, позволяющими слышать допплеровский частотный сдвиг. Этот "звук кровотока" используется как для обнаружения сосудов, так и для полуколичественной оценки характера тока крови и его скорости. Однако такое звуковое отображение мало пригодно для точной оценки скорости. В связи с этим при допплеровском исследовании обеспечивается визуальное отображение скорости потока - обычно в виде графиков или в форме волн, где по оси ординат отложена скорость, а по оси абсцисс - время. В случаях, когда ток крови направлен к датчику, график допплерограммы располагается над изолинией. Если ток крови направлен от датчика, график располагается под изолинией.
Существует два принципиально различных варианта излучения и приема ультразвука при использовании допплеровского эффекта: постоянноволновой и импульсный. В постоянноволновом режиме допплеровский датчик использует два отдельных кристалла. Один кристалл непрерывно излучает ультразвук, а другой - принимает эхо, что позволяет измерять очень большие скорости. Поскольку происходит одновременное измерение скоростей на большом диапазоне глубин, невозможно выборочно измерить скорость на определенной, заранее заданной глубине.
В импульсном режиме один и тот же кристалл излучает и принимает ультразвук. Ультразвук испускается короткими импульсами, а эхо регистрируется в периоды ожидания между передачами импульсов. Интервал времени между передачей импульса и приемом эха определяет глубину, на которой измеряются скорости. Импульсный допплер позволяет измерять скорости потоков в очень малых объемах (в так называемых контрольных объемах), расположенных вдоль ультразвукового луча, но наибольшие скорости, доступные для измерения, значительно ниже тех, которые можно измерить, используя постоянноволновой допплер.
В настоящее время в радиологии используют так называемые дуплексные сканеры, которые объединяют в себе сонографию и импульсную допплерографию. При дуплексном сканировании направление допплеровского луча накладывается на изображение в В-режиме, и таким образом можно, используя электронные маркеры, выбрать размер и расположение контрольного объема вдоль направления луча. При перемещении электронного курсора параллельно направлению тока крови автоматически измеряется допплеровский сдвиг и показывается истинная скорость потока.
Цветная визуализация кровотока - дальнейшее развитие дуплексного сканирования. Цвета накладываются на изображение в В-режиме, показывая наличие перемещающейся крови. Неподвижные ткани отображаются оттенками серой шкалы, а сосуды - цветной (оттенками голубого, красного, желтого, зеленого, определяемыми относительной скоростью и направлением кровотока). Цветное изображение дает представление о наличии различных сосудов и потоков крови, но обеспечиваемая данным методом количественная информация менее точна, чем при постоянноволновом или импульсном допплеровском исследовании. Поэтому цветная визуализация кровотока всегда комбинируется с импульсной допплерографией.
4. Магнитно-резонансные методы исследования
Цель (общая) изучения данного раздела: научиться интерпретировать принципы получения информации при магнитно-резонансных методов исследования и трактовать их предназначение.
Для этого необходимо уметь:
1) интерпретировать принципы получения информации при магнитно-резонансной томографии и магнитно-резонансной спектроскопии;
2) трактовать предназначение магнитно-резонансной томографии и магнитно-резонансной спектроскопии.
4.1. Магнитно-резонансная томография
Магнитно-резонансная томография (МРТ) - самый «молодой» из радиологических методов. Магнитно-резонансные томографы позволяют создать изображения сечений любой части тела в трех плоскостях.
Основными компонентами МР-томографа являются сильный магнит, радиопередатчик, приемная радиочастотная катушка и компьютер. Внутренняя часть магнита представляет собой цилиндрической формы туннель, достаточно большой для размещения внутри него взрослого человека.
Для МР-томографии используются магнитные поля силой от 0,02 до 3 Тл (тесла). Большинство МР-томографов имеют магнитное поле, ориентированное параллельно длинной оси тела пациента.
Когда пациента помещают внутрь магнитного поля, все ядра водорода (протоны) его тела разворачиваются в направлении этого поля (подобно стрелке компаса, ориентирующейся на магнитное поле Земли). Помимо этого, магнитные оси каждого протона начинают вращаться вокруг направления внешнего магнитного поля. Это вращательное движение называют прецессией, а его частоту - резонансной частотой.
Большинство протонов ориентировано параллельно внешнему магнитному полю магнита ("параллельные протоны"). Остальные прецессируют антипараллельно внешнему магнитному полю ("антипараллельные протоны"). В результате ткани пациента намагничиваются, и их магнетизм ориентируется точно параллельно внешнему магнитному полю. Величина магнетизма определяется избытком параллельных протонов. Избыток пропорционален силе внешнего магнитного поля, но всегда он крайне мал (порядка 1-10 протонов на 1 миллион). Магнетизм также пропорционален числу протонов в единице объема ткани, т.е. плотности протонов. Огромное число (примерно 1022 в мл воды) содержащихся в большинстве тканей ядер водорода обусловливает магнетизм, достаточный для того, чтобы индуцировать электрический ток в воспринимающей катушке. Но обязательным условием индуцирования тока в катушке является изменение силы магнитного поля. Для этого необходимы радиоволны. При пропускании через тело пациента коротких электромагнитных радиочастотных импульсов магнитные моменты всех протонов разворачиваются на 90º, но только в том случае, если частота радиоволн равна резонансной частоте протонов. Это явление и называют магнитным резонансом (резонанс - синхронные колебания).
Воспринимающая катушка расположена вне пациента. Магнетизм тканей индуцирует в катушке электрический ток, и этот ток называют МР-сигналом. Ткани с большими магнитными векторами индуцируют сильные сигналы и выглядят на изображении яркими - гипертинтенсивными, а ткани с малыми магнитными векторами индуцируют слабые сигналы и на изображении выглядят темными – гипоинтенсивными.
Как было сказано ранее, контраст на МР-изображениях определяется различиями в магнитных свойствах тканей. Величина магнитного вектора, прежде всего, определяется плотностью протонов. Объекты с малым количеством протонов, например, воздух, индуцируют очень слабый МР-сигнал и представляются на изображении темными. Вода и другие жидкости должны быть яркими на МР-изображениях как имеющие очень высокую плотность протонов. Однако, в зависимости от режима, используемого для получения МР-изображения, жидкости могут давать как яркие, так и темные изображения. Причина этого в том, что контрастность изображения определяется не только плотностью протонов. Определенную роль играют и другие параметры; два наиболее важных из них - Т1 и Т2.
Для реконструкции изображения необходимо несколько МР-сигналов, т.е. через тело пациента должно быть передано несколько радиочастотных импульсов. В промежутке между подачей импульсов протоны подвергаются двум различным процессам релаксации - Т1 и Т2. Быстрое затухание индуцированного сигнала - частично результат Т2-релаксации. Релаксация - это последствие постепенного исчезновения намагниченности. Жидкости и подобные жидкостям ткани обычно имеют длительное время Т2, а твердые ткани и вещества - короткое время Т2. Чем длиннее Т2, тем ярче (светлее) выглядит ткань, т.е. дает более интенсивный сигнал. МР-изображения, в которых контрастность преимущественно определяется различиями в Т2, называют Т2-взвешенными изображениями.
T1-релаксация - более медленный по сравнению с Т2-релаксацией процесс, заключающийся в постепенном выстраивании отдельных протонов вдоль направления магнитного поля. Таким образом восстанавливается предшествующее радиочастотноному импульсу состояние. Величина Т1 в значительной мере зависит от размера молекул и их мобильности. Как правило, Т1 минимально для тканей с молекулами среднего размера и средней мобильности, например, для жировой ткани. Меньшие, более мобильные молекулы (как в жидкости) и большие, менее мобильные молекулы (как в твердых телах) имеют более высокое значение Т1.
Ткани с минимальным Т1 будут индуцировать наиболее сильные МР-сигналы (например, жировая ткань). Таким образом, эти ткани будут на изображении яркими. Ткани с максимальным Т1 будут, соответственно, индуцировать наиболее слабые сигналы и будут темными. МР-изображения, в которых контрастность преимущественно определяется различиями в Т1, называют Т1-взвешенными изображениями.
Различия в силе МР-сигналов, полученных от различных тканей сразу после воздействия радиочастотного импульса, отражают различия в плотности протонов. На изображениях, взвешенных по протонной плотности, ткани с максимальной плотностью протонов индуцируют наиболее сильный МР-сигнал и выглядят самыми яркими.
Таким образом, в МРТ существует значительно больше возможностей для изменения контрастности изображений, чем в альтернативных методиках – таких, как компьютерная томография и сонография.
Как уже упоминалось, радиочастотные импульсы индуцируют МР-сигналы только в том случае, если частота импульсов точно соответствует резонансной частоте протонов. Данный факт позволяет получать МР-сигналы из выбранного заранее тонкого слоя тканей. Специальные катушки создают небольшие дополнительные поля таким образом, что сила магнитного поля линейно увеличивается в одном направлении. Резонансная частота протонов пропорциональна силе магнитного поля, поэтому она также будет увеличиваться линейно в этом же направлении. Подавая радиочастотные импульсы с установленным заранее узким диапазоном частот, можно записывать МР-сигналы только от тонкого слоя ткани, диапазон резонансных частот которого соответствует диапазону частот радиоимпульсов.
В МР-томографии интенсивность сигнала от неподвижной крови определяется выбранной "взвешенностью" изображения (на практике неподвижная кровь в большинстве случаев визуализируется яркой). В отличие от нее циркулирующая кровь практически не генерирует МР-сигнал, являясь, таким образом, эффективным «негативным» контрастным средством. Просветы сосудов и камеры сердца отображаются темными и четко отграничиваются от окружающих их более ярких неподвижных тканей.
Существуют, однако, специальные методики МРТ, позволяющие отобразить циркулирующую кровь яркой, а неподвижные ткани - темными. Они используются в МР-ангиографии (МРА).
При МРТ широко используются контрастные средства. Все они обладают магнитными свойствами и изменяют интенсивность изображения тканей, в которых они находятся, укорачивая релаксацию (Т1 и/или Т2) окружающих их протонов. Наиболее часто используемые контрастные средства содержат парамагнитный ион металла гадолиния (Gd3+), связанный с молекулой-носителем. Эти контрастные средства вводятся внутривенно и распределяются в организме подобно водорастворимым рентгенконтрастным средствам.
4.2. Магнитно-резонансная спектроскопия
МР-установка с силой магнитного поля не менее 1,5 Тл позволяет проводить магнитно-резонансную спектроскопию (МРС) in vivo. МРС основывается на том факте, что находящиеся в магнитном поле атомные ядра и молекулы вызывают локальные изменения в силе поля. Ядра атомов одного и того же типа (например, водорода) имеют резонансные частоты, слегка варьирующие в зависимости от молекулярного расположения ядер. Индуцируемый после воздействия радиочастотного импульса МР-сигнал будет содержать эти частоты. В результате частотного анализа сложного МР-сигнала создается частотный спектр, т.е. амплитудно-частотная характеристика, показывающая имеющиеся в нем частоты и соответствующие им амплитуды. Такой частотный спектр может предоставить информацию о наличии и относительной концентрации различных молекул.
В МРС могут использоваться несколько видов ядер, но два наиболее часто исследуемых - это ядра водорода (1Н) и фосфора (31Р). Возможна комбинация МР-томографии и МР-спектроскопии. МРС in vivo позволяет получать информацию о важных метаболических процессах в тканях, но этот метод до сих пор еще далек от повседневного применения в клинической практике.

5. Общие принципы выбора оптимального лучевого метода исследования
Цель изучения данного раздела соотвествует его названию - научиться трактовать общие принципы выбора оптимального лучевого метода исследования.
Как показано в предыдущих разделах, существует четыре группы лучевых методов исследования – рентгенологические, ультразвуковые, радионуклидные и магнитно-резонансные. Для эффективного использования их в диагностике различных заболеваний врачу-лечебнику необходимо уметь выбрать из этого множества методов оптимальный для конкретной клинической ситуации. При этом следует руководствоваться такими критериями, как:
1) информативность метода;
2) биологическое действие излучений, применяемых при этом методе;
3) доступность и экономичность метода.

Информативность лучевых методов исследования, т.е. их способность обеспечить врача информацией о морфологическом и функциональном состоянии различных органов, является основным критерием выбора оптимального лучевого метода исследования и будет подробно освещена в разделах второй части нашего учебника.
Сведения о биологическом действии излучений, применяемых при том или другом лучевом методе исследования, относятся к исходному уровню знаний-умений, осваиваемых в курсе медицинской и биологической физики. Однако, учитывая важность этого критерия при назначении пациенту лучевого метода, следует подчеркнуть, что все рентгенологические и радионуклидные методы связаны с ионизирующими излучениями и соответственно вызывают ионизацию в тканях организма пациента. При правильном выполнении этих методов и соблюдении принципов радиационной безопасности они не представляют угрозы здоровью и жизни человека, т.к. все обусловленные ими изменения являются обратимыми. В то же время необоснованно частое их применение может привести к увеличению суммарной дозы облучения, полученной пациентом, возрастанию риска возникновения опухолей и развитию в его организме местных и общих лучевых реакций, о которых вы подробно узнаете из курсов лучевой терапии и радиационной гигиены.
Основным биологическим эффектом при проведении ультразвуковых исследований и магнитно-резонансной томографии является нагревание. Более выражен этот эффект при МРТ. Поэтому первые три месяца беременности некоторыми авторами расцениваются как абсолютное противопоказание для МРТ из-за риска перегревания плода. Еще одним абсолютным противопоказанием к применению этого метода является наличие ферромагнитного объекта, перемещение которого может быть опасным для пациента. Наиболее важными являются внутричерепные ферромагнитные клипсы на сосудах и внутриглазные ферромагнитные инородные тела. Наибольшая связанная с ними потенциальная опасность - кровотечение. Наличие кардиостимуляторов также является абсолютным противопоказанием для МРТ. На функционирование этих приборов может повлиять магнитное поле, и, более того, в их электродах могут индуцироваться электрические токи, способные нагреть эндокард.
Третий критерий выбора оптимального метода исследования – доступность и экономичность – явлется менее важным, чем первые два. Однако, направляя пациента на обследование, любой врач должен помнить, что начинать следует с более доступных, распространенных и менее дорогих методов. Соблюдение этого принципа, прежде всего, - в интересах пациента, которому диагноз будет установлен в более короткий срок.
Таким образом, при выборе оптимального лучевого метода исследования врач должен, главным образом, руководствоваться его информативностью, а из нескольких методов, близких по информативности, назначить более доступный и обладающий меньшим воздействием на организм пациента.

Создан 21 дек 2006