Компьютерная томография

Компьютерная томография (КТ) реконструирует поперечные изображения тела на основе множества рентгеновских проекций, полученных вокруг пациента. Определяя ослабление в каждой точке среза, КТ преодолевает наложение проекционной рентгенографии и отображает анатомию в виде томографических срезов, при этом ослабление выражается по шкале Хаунсфилда. Это основной метод для поперечной анатомической визуализации.

Definition

Компьютерная томография — это метод поперечной визуализации, который реконструирует карту ослабления рентгеновского излучения в пределах среза тела из проекций, полученных под многими углами, выражая ослабление в единицах Хаунсфилда относительно воды.

Scope

Тема охватывает принцип реконструкции ослабления из множества угловых проекций, шкалу единиц Хаунсфилда для количественной оценки ослабления тканей, переход от односрезового к спиральному и многодетекторному сканированию, а также соображения по радиационной дозе, сопровождающие модальность, использующую ионизирующее излучение. Это справочник о том, как КТ генерирует анатомические изображения, а не клиническое руководство.

Core questions

• Как реконструируются поперечные карты ослабления из угловых проекций?
• Что представляет собой шкала единиц Хаунсфилда и как она связана с типом ткани?
• Как спиральное и многодетекторное сканирование изменило скорость и охват КТ?
• Как балансируется радиационная доза и качество изображения в КТ?

Key concepts

• Томографическая реконструкция из проекций
• Шкала единиц Хаунсфилда (КТ-число)
• Оконтуривание значений ослабления
• Спиральное и многодетекторное сканирование
• Изотропные воксели и мультипланарная реформация
• Радиационная доза и оптимизация дозы

Mechanisms

Рентгеновская трубка и детекторный массив вращаются вокруг пациента, получая измерения пропускания под многими углами; алгоритм реконструкции обрабатывает эти проекции для определения коэффициента ослабления в каждой точке среза, создавая поперечное изображение без наложений (Hounsfield, 1973). Значения ослабления нормализуются по шкале Хаунсфилда, где вода определяется как 0, а воздух — примерно как -1000, что позволяет характеризовать ткани по КТ-числу. Оконтуривание (windowing) отображает выбранный диапазон этих значений в уровни серого. Спиральное (helical) и многодетекторное сканирование позволяют сканеру быстро охватывать объемы и генерировать почти изотропные воксели, подходящие для мультипланарной и трехмерной реформации. Физические и инженерные основы подробно описаны в стандартных текстах (Bushberg et al., 2012).

Clinical relevance

КТ обеспечивает высокоразрешающее поперечное изображение скелетной, грудной, брюшной и сосудистой анатомии, а стандартизированная описательная терминология поддерживает ее последовательное прочтение (Hansell et al., 2008). Первые клинические демонстрации подтвердили ее анатомическую ценность (Ambrose, 1973). Данная статья описывает, как КТ изображает анатомию, и не является основой для индивидуальных диагностических или лечебных решений.

Epidemiology

КТ обеспечивает значительно более высокие дозы облучения, чем обычная рентгенография, и стала основным и растущим источником медицинского радиационного облучения во многих популяциях, что требует тщательного обоснования и оптимизации дозы (Brenner & Hall, 2007).

History

Компьютерная томография была введена Годфри Хаунсфилдом, который описал систему в 1973 году, при этом математические основы были независимо разработаны Алланом Кормаком; Джеймс Эмброуз сообщил о первых клинических применениях в том же году (Hounsfield, 1973; Ambrose, 1973). Хаунсфилд и Кормак разделили Нобелевскую премию по физиологии или медицине 1979 года. Метод развивался через односрезовые, спиральные и многодетекторные конструкции, постепенно увеличивая скорость, охват и гибкость реконструкции.

Key figures

• Godfrey Hounsfield
• Allan Cormack
• James Ambrose

Seminal works

• hounsfield-1973
• ambrose-1973

Frequently asked questions

Что такое единица Хаунсфилда?

Единица Хаунсфилда — это нормализованная мера ослабления рентгеновского излучения, используемая в КТ, где вода принята за 0, а воздух — примерно за -1000; различные ткани занимают характерные диапазоны, что помогает идентифицировать их на изображении.

Чем КТ отличается от обычной рентгенограммы?

Рентгенограмма — это единичная проекция, в которой структуры накладываются друг на друга, тогда как КТ реконструирует поперечные срезы из множества проекций, устраняя наложение и позволяя измерять ослабление в каждой точке.