ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МРТ И КТ
Содержание
1. Что такое томография
Врач во все времена желал заглянуть в организм человека и разобраться, как всё работает. Особенно выяснить, чем болеет больной. Вскрытие можно было произвести один раз – последний… Первой попыткой «заглянуть внутрь» было изобретение эндоскопии. Наконец, настоящей революцией в медицине было открытие рентгенографии.
Рентгеновский метод позволял просвечивать ткани и органы, представляя проекционные наложения теней на поверхность (экран или плёнку). Разобраться в проекционной суммации теней (скиалогической картине) на деле не так уж просто, как может показаться. Суммация проекций скрадывала многое, а контрастность мягких тканей в рентгеновском методе минимальна. Поэтому, даже после проведения снимка делаются снимки в других проекциях и так далее.
С развитием вычислительной техники и микропроцессоров появилась возможность быстрого проведения сложных математических операций, а создание полупроводником и транзисторов создало предпосылки для широкого внедрения сложной электротехники в быту и медицине.
Новой революцией в медицинской диагностике было изобретение метода томографии. Первым был сконструирован Компьютерный Томограф (КТ) в 1971г., позволяющий получать послойные изображения тела пациента (срезы / сканы) на экране ЭВМ. Двумя десятилетиями позже был изобретен метод Магнитно-Резонансный Томографии (МРТ).
Томография позволяет исследовать внутренние органы с высокой точностью визуализации, благодаря отсутствию эффектов наложения, хорошей контрастности мягких тканей относительно друг друга, дополнительным возможности обработки данных предоставляют возможность осуществлять виртуальную эндоскопию, 3D-визуализацию, бес контрастную ангиографию и многое другое.
2. Общие отличия МРТ от КТ
КТ и МРТ являются двумя разными видами томографии, каждый из которых позволяет получать послойное изображение, однако оба этих метода, схожих на первый взгляд имеют массу существенных различий.
- Длительность исследования 20-40 минут
- В МРТ имеется глубокий тоннель
- Длительно сохранять неподвижность
- Нет облучения (!)
- Нельзя с кардиостимулятором
- Беременным можно
- Длительность исследования 2-3 минуты
- Не глубокая рампа гентри
- Сохранять неподвижность недолго
- Есть облучение
- С кардиостимулятором можно
- Беременным по строгим показания
3. Устройство и принцип работы КТ
Компьютерный томограф представляет собой стол с подъёмником и приводным механизмом для движения в горизонтальной плоскости, а также большой вертикальный узел – гентри с крупным отверстием (рампа или портал). Под пластиковым кожухом гентри находятся крупные агрегаты: рентгеновская трубка (источник рентгеновского излучения) и ряды селеновых детекторов (приёмник рентгеновского излучения), связанные между собой для синхронного вращения по кольцевой рельсе.
Во время сканирования трубка излучает на пациента рентгеновские лучи, а детекторы воспринимают их в разной степени ослабленными под разными углами, прошедшими через тело человека, формирую поток данных в виде единиц и нолей («сырые» данные). По специальным алгоритмам конволюции в ЭВМ происходит синтез изображений в аксиальной (поперечной плоскости).
4. Обработка данных на КТ
Кодирование плотностей ткани осуществляется в диапазоне серой шкалы с присвоением числовых значений от черного (отрицательные числа) до белого (положительные числа). Это шкала получила название фамилии изобретателя метода – шкала единиц Хаунсфилда (Haunsfield unit – сокращённо HU). Каждой ткани присваиваются свои характеристики по степени ослабления излучения. Максимально поглощают рентгеновские лучи плотные ткани (кости, кальций, металл) – кодируются белым цветом (высокие цифры шкалы: от +200 HU до +1000 HU). Мало или почти не задерживают рентгеновские лучи воздух (от -200 HU до -1000 HU). Жировая ткань так же имеет отрицательные значения (от 0 до -100HU). За ноль в этой шкале принята чистая вода без примесей.
Для удобства оценки органов разных тканей в зависимости от их плотности на практике удобно разделять шкалу Хаунсфилда на сегменты – «окна».
- Мягкотканное онкно – в котором лучше анализировать органы брюшной полости, средостения, малого таза и мышцы.
- Костное окно – для оценки костного кортикала и структуры губчатой костной ткани.
- Лёгочное окно – для исследования лёгких.
- Мозговое окно – для лучшей визуализации мозговых структур.
Таким образом, изображение на КТ является не просто контурной картинкой, но и содержит плотностные показатели тканей и сред. Выбрав инструмент ROI (region of interest) можно осуществить измерение плотности. Это важно для определения плотности уроконкрементов с целью проведения литотрипсии или измерить плотность печени для оценки степени жировой дистрофии и так далее.
КТ не ограничивается получением поперечных (аксиальных срезов). После исследования из «сырых» данных можно выполните перестроение (реформаты) с получением продольных (сагиттальных) и фронтальных (корональных) срезов области сканирования. Важной особенностью КТ является высокая контрастность костных структур, что позволяет отделять их от мягких тканей и строить пространственные изображения в виде 3D-моделей (чего не может делать МРТ). На этом возможности КТ не ограничиваются. Остальные (более специфичные) особенности визуализации и обработки изображения изложены в другой рубрике (для специалистов).
5. Принцип работы МРТ
В основе метода лежит физическое явление ядерного магнитного резонанса. Следует упомянуть, что в каждой молекуле органического вещества содержатся атомы водорода. Каждый атом водорода благодаря наличию положительно заряженного ядра и отрицательно заряженного электрона представляет собой биполь с направленным магнитным вектором и собственным полем. Вектора рядом расположенных атомов водорода хаотично направлены в разные стороны, однако стоит поместить их в магнитное поле, как все вектора атомов выравниваются в направление силовых линий поля.
Таким образом, возникает возможность равномерно воздействовать на них радиоволнами, насыщая и повышая их энергетические уровни. После окончания воздействия на атомы водорода, которые находятся уже в суперпозиции – начинают самостоятельно излучать, возвращаясь на более низкие энергетические уровни (релаксация).
Время релаксации разделяют на Т1 (короткое) и Т2 (длинное). Полученные данные обрабатываются компьютером с учётом сложных алгоритмов и формулы обратного преобразования Фурье в изображения срезов тела с чёрно-белой контрастностью. В связи с этим изображения именую как Т1-взвешанные изображения и Т2-взвешанные изображения. Это так называемые импульсные последовательности (ИП) или режимы сканирования, позволяющие получать срезы с конкретными цветовыми характеристиками.
В МРТ, как и в КТ используется система цветового картирования разных тканей и сред организма в серой шкале, однако степень «серости» зависит не от плотности ткани, а от содержания в ткани свободных ядер водорода. В чистой воде максимальная концентрация водорода – имеет ярко белый цвет (МР-сигнал) на Т2 и тёмный на Т1. В жировой ткани так же много протонов и укорочено время релаксации – имеет ярко белый цвет (МР-сигнал) на Т1 и Т2. Воздух обеднён водородом и имеет чёрный цвет (низкий МР-сигнал) на Т1 и Т2. Плотная кристаллическая решётка гидроксиапатита, представляющая собой основу костной ткани так же бедна водородом и имеет чёрный цвет (низкий МР-сигнал) на Т1 и Т2.
Жидкость с высоким содержанием белка (коллоид) имеет промежуточный сигнал – более светлый на Т1 и темнее (или черный в зависимости от состава коллоида) на Т2. Гематома имеет свойство менять цвет на Т1 и Т2 со временем (соответственно стадиям распада гемоглобина). Кровь в сосудах представляет собой движущуюся субстанцию и приводит к так называемому эффекту «выпадения» МР-сигнала или парадоксальному повышению (светлый цвет) МР-сигнала на Т1 в мелких магистральных сосудах.
Т1 и Т2 являются базовыми режимами в МРТ, кроме которых существует масса других режимов, среди них часто используется режим жироподавления (Fat Saturation – сокращённо FS). Чаще всего используют Т2 с жироподавлением (режим STIR). Например, на STIR (или Т2-FS) всё, кроме жидкости будет иметь оттенки тёмных цветов и чёрного.
Это позволяет хорошо визуализировать нефизиологичные участки скопления жидкости, которые коррелируют с транссудацией, экссудацией, затёками, флегмонозным воспалением, отёком, костной контузией, артритом, синовитом и др. Это свойство делает STIR очень важной импульсной последовательностью (режимом) в повседневной работе врача МРТ.
6. Типы МРТ сканеров
Существуют разные модели аппаратов МРТ. Наиболее распространённый тип – это аппарат для всего тела закрытого типа. Аппараты различаются по степени напряжённости генерируемого магнитного поля:
- низкополными (от 0,15 Тесла до 0,5-0,7 Тесла),
- высокопольными (от 1,0 Тесла до 3 Тесла),
- сверхвысокопльными (выше 3 Тесла).
Низкопольные МРТ аппараты – сканеры открытого типа, представляют собой два крупных блина с постоянным магнитом, между которыми заезжает стол с пациентом. Преимуществом таких аппаратов является возможность проведения МРТ пациентам с клаустрофобией. Однако сканирование на низкопольном МРТ продолжается несколько дольше, чем на высокопольном и качество изображения ниже.
Высокопольные МРТ аппараты – сканеры закрытого типа с постоянным высоким напряжением магнитного поля (обеспечивается сверхпроводимостью электрического тока при запредельно низких температурах, которые позволяет поддерживать жидкий гелий). Соответственно подобные аппараты более энергозатратны и требуют регулярной дозаправки жидкого гелия. Преимуществами таких аппаратов является более быстрая скорость сканирования и более высокое качество получаемого изображения.
Качество изображения, полученного на низкопольном и высокопольном МР-сканере зависит от ряда параметров и является всё же субъективным показателем. Достаточное или недостаточное качество исследования для клинического принятия решения не редко является поводом для спекуляции лечащими врачами. Следует отметить, что большинство рутинных клинических задач может быть решено на низкопольном МРТ аппарате (исследование позвоночника, суставов, головного мозга), однако для адекватного исследования сложных случаев с поражением спинного мозга, не ясных изменений в веществе головного мозга или исследовании брюшной полости и малого таза целесообразно выбирать МРТ с напряженностью поля 1,5 Тесла.
Следует заметить, что 3 Тесловые МР-сканеры не имеют существенного превосходства в обычной клинической работе над 1,5 Тесловыми, не смотря на замечание многих лечащих врачей, что в большинстве случаев является проявлением вкусовщины и верхоглядства по принципу «чем сильнее – тем лучше». Использование 3 Тесловых сканеров становится действительно необходимо, когда речь идёт о проведении МР-спектроскопии, перфузии, функциональной МРТ и трактографии.
7. Плоскости и срезы
Для удобства работы в томографии, получаемые срезы привязываются к трём анатомическим плоскостях тела человека. Анатомически выделяют:
- сагиттальная плоскость (от лат. sagitta – стрела), подобно полёту стрелы разделяющая тело продольно;
- фронтальная плоскость (корональные срезы) – плоскость, перпендикулярная сагиттальной;
- аксиальная плоскость (поперечная плоскость) – поперёк длинной оси тела человека (на бытовом жаргоне хирургов «колбасная нарезка»).
Срезы в томографии именуются соответственно указанным плоскостям: сагитталы, короналы и аксиалы. Это деление сохраняется в любой анатомической области. Бывают косые срезы, направленные вдоль иных анатомических ориентиров в некоторых исследованиях, например при исследовании позвоночника – ориентация срезов вдоль межпозвонковых дисков, при исследовании орбит – ориентация вдоль зрительных нервов и при исследовании сердца – ориентация вдоль межжелудочковой перегородки.
8. Работа с томографом
Работа с томографом возложена на средний медицинский персонал – медсерстру (медбрата), именуемого лаборантом КТ или лаборантом МРТ. Работа с оборудованием связана с непосредственным контактом с пациентом и с аппаратом КТ или МРТ.
Работа с КТ в рутинной практике значительно проще, чем работа с МРТ. Лаборант укладывает пациента на стол, центрирует точку начала сканирования и включает «высокое» (высокое напряжение) на пульте.
Получается прицельная цифровая рентгенограмма области исследования (именуемая топограммой), на которой лаборант размечает границы зоны сканирования и запускает процесс. После получения аксиальных срезов и «сырых» данных лаборант может работать с ними уже после того как пациент покинул кабинет КТ.
Работа с МРТ сканером предполагает специфическую укладку пациента, согласно задачам исследования. На область исследования одевается и застёгивается специальная градиентная катушка, локально усиливающая магнитное поле в зоне сканирования.
Таким образом, область исследования ограничена и посмотреть «всё сразу» нельзя. После чего стол с пациентом заезжает в центр тоннеля, лаборант возвращается к рабочей станции (компьютеру) и запускает сканирование.
После начала сканирования происходит получение прицельных изображений, по которым лаборант ориентируется для дальнейшего планирования постановки срезов и выбора режимов.
В этом ключевое отличие работы с МРТ от работы с КТ. На МРТ каждая группа срезов с заданными характеристиками устанавливается отдельно и требует дополнительного времени на сканирование. Например, при исследовании поясничного отдела позвоночника в стандартный протокол включены:
- Т2 срезы в сагиттальной плоскости
- Т1 срезы в сагиттальной плоскости
- Т2 срезы с жироподавлением в сагиттальной плоскости
- Т2 срезы в корональной плоскости
- Т2 срезы в аксиальной плоскости
Каждая группа или блок срезов (слаб) имеет множество параметров, которые включают: число срезов в блоке, толщину отдельного среза, матрицу, направление кодирование сигнала, число повторений, межсрезовое расстояние и др. Обычно эти параметры стандартные, но при необходимости могут быть изменены в области настроек. Набор программ так же имеет особенности для каждой анатомической области и так же не является строгим стандартом и может быть скорректирован индивидуально.
Расположение срезов в пространстве по анатомическим ориентирам осуществляется в зоне визуального планирования исследования, где видно как пройдёт срез, будет ли полностью охвачен орган или нужно добавить срезов, как лучше «порезать» сагитталом или короналом и так далее.
9. Противопоказания и ограничения в МРТ и КТ
В связи с тем, что в КТ используется ионизирующее излучение, имеется указание на то, что метод исследование потенциально опасен и не следует пренебрегать связанными с этим угрозами здоровью с безосновательно излишне частыми исследованиями. Следует соизмерять вероятный риск и пользу от полученных данных. В некоторых случаях целесообразно поискать альтернативу этому методу во избежание возможных угроз. Так, беременность является основным ограничением и противопоказанием в КТ.
Противопоказания в МРТ подразделяются на относительные и абсолютные. Относительные противопоказания – не являются угрозой для здоровья, но могут создать серьёзные препятствия для проведения исследования.
Относительные противопоказания:
- клаустрофобия
- человек без анамнеза, без сознания (по скорой «с улицы»)
- крайне тяжелое состояние больного (например, пациент на ИВЛ)
- невозможность сохранять неподвижность во время обследования
Абсолютные противопоказания
- установленный кардиостимулятор.
- ферримагнитные или электронные имплантаты среднего уха.
- осколки и металлические немедицинские фрагменты в теле.
- внутренние инжекторы инсулина и другие инкорпорированные электронные приборы.
- масса тела свыше120кг или крупный пациент (аппаратные ограничения).
10. Области применения МРТ и КТ
С учётом выше описанных различий в получаемых данных на МРТ и КТ следует привести несколько примеров отличий и взаимодополняющих сведений, получаемых этими методами.
Пример №1: злокачественная опухоль с деструкцией костной ткани (один и тот же пациент на МРТ и КТ). На КТ демонстрируется область с разрушенной костной тканью и участки сохранённой кости, можно измерить плотность ткани опухоли. На МРТ видна однородная солидная структура опухоли, без кистозного компонента, её внешние границы, капсула и направления роста.
Пример №2: исследование лёгких (разные пациенты на КТ и МРТ). На КТ хорошо видна структура бронхиального дерева, прозрачность лёгочных полей, исключается наличие мелких очагов, можно визуализировать уплотнения бронхов, мелкие внутрилёгочные кальцинаты или кисты. На МРТ видны лишь воспалительные инфильтраты, без чёткой детализации и структура средостения.
11. Как и на чём смотреть МРТ и КТ
Для грамотного подхода к анализу томографии необходимо использовать компьютер со специальной программой, позволяющей пролистывать срезы, сопоставлять срезы разных плоскостей, менять контраст снимка, производить измерения размеров и плотности.
Один из «старых» способов протоколирования и хранения данных – печать плёнки. Сам метод возник как аналогия рентгенографии, хотя то же самое исследование можно распечатать на бумаге. При этом плёнка не способна вместить все срезы, не позволяет адекватно сопоставить разные плоскости или провести измерение. Плёнку нельзя отправить в другой город для консультации.
Таким образом, формат плёночной регистрации данных томографии безнадёжно устарел и малоцелесообразен. В настоящее время наиболее распространёнными являются так называемые просмотрщики или вьюверы для просмотра исследований МРТ и КТ, выполненных в специальном формате DICOM (сокращение от Digital Imaging and Communications in Medicine).
На нашем сайте в разделе ПОЛЕЗНОЕ имеются бесплатные программы в формате свободного скачивания, не требующие регистрации.
12. Направление на МРТ и КТ
Направление, рекомендация или сопроводительная записка от врача очень помогает разобраться рентгенологу и лаборанту в целях, задачах и даже области исследования. Пациент – не всегда специалист в своей болезни, методах её диагностики и лечении. Большая часть пациентов не может адекватно сформулировать даже область исследования, а только говорят: «болит здесь, врач сказал сделать МРТ».
Для адекватной рабочей обратной связи рентгенолог-клиницист целесообразно придерживаться особой модели отношений – лечащий врач пишет направление (не обязательно использовать бланк, заверенный тремя печатями), можно от руки на клочке бумаги.
Желательные указания в бланке-направлении:
- метод исследования (МРТ, КТ, Рентген или др.);
- область исследования (анатомическая зона, например, коленный сустав, головной мозг или др.);
- задачи исследования (основной диагноз или вероятный диагноз или требование уточнения или исключения некого процесса);
- медицинский центр (если врачу требуется конкретный тип оборудования или специалист);
- метод обратной связки (телефон, электронная почта).
Такой бланк-направление значительно помогает в работе врача рентгенолога, врача МРТ, врача КТ и позволяет наладить диагностический и лечебный процесс. Однако, в жизни бывает так, что приходится «идти не зная куда и искать не зная что»…
13. Автор
Автор статьи: врач-рентгенолог к.м.н. Власов Евгений Александрович.
Допускается использование содержания статьи и распространение её полностью и частично при наличии гиперссылки на источник (данную интернет-страницу).
Дата публикации 25.02.2025г.
14. Скачать МРТ и КТ исследования в DICOM формате
Скачать исследования МРТ и КТ в DICOM формате с описаниями врача-рентгенолога можно в нашем магазине
15. Другие статьи
Шаблоны протоколов описания КТ головного мозга при ОНМК по ишемическому типу
Файл содержит 12 типовых протоколов КТ для описания ишемического инфаркта головного мозга, а также чек-лист пошаговой оценки и описаний изменений в головном мозге и шкалу ASPECTS с подробными комментариями как ей пользоваться. В магазин ⇒
Основы и принципы МРТ
Sequences (Seq) – импульсные последовательности (сокр. ИП, например, Т1, Т2 и др.). Ориентация срезов в пространстве осуществляется в привязке к основным осям тела человека. TR (время повторений измеряется в миллисекундах, ms) – интервал между последовательными возбуждениями среза. Читать далее…
Аппликация МРТ головы
Укладка на спине головой к магниту, голова в катушке. Позиционирование аксиалов: срезы одним общим блоком (slab) выравниваются по колену и валику мозолистого тела на сагиттальном локалайзере и по височным долям перпендикулярно продольной щели мозга на корональном локалайзере. Читать далее…
Аппликация МРТ позвоночника
Укладка на спине головой к магниту. Для сканирования шейного отдела используется шейная катушка, а для грудного и поясничного отделов – спинальная катушка с подключением соответствующих уровню сегментов. Читать далее…
16. Литература
- Компьютерная томография. Базовое руководство. Матиас Хофер. Перевод с немецкого, 3-е издание, перераб. и доп. Издательство “Медицинская литература”, 2011 год. Мягкая обложка, 232 страницы, с илл. ISBN 978-5-91803-004-2
- Магнитно-резонансная томография — 3-е изд. (эл.). Уэстбрук К., Каут Рот К., Тэлбот Дж. Издательство: Лаборатория знаний. Москва, 2015 \ 451 страниц; ISBN 978-5-9963-2965-6