Computertomografi (fra gresk τομή , tomé , "kuttet, snitt", og fra γραφή , "grafé", "bilde, graf" ) er innhenting av røntgenbilder av skiver eller deler av et objekt. Muligheten for å få rekonstruerte tomografiske skivebilder i ikke-tverrgående plan har ført til at den nåværende preferansen for å kalle denne teknikken for computertomografi (CT) i stedet for computeraksialtomografi (CAT). I stedet for å få et projeksjonsbilde, som i konvensjonell radiografi , oppnår CT flere bilder, ettersom røntgenkilden og strålingsdetektorene roterer rundt kroppen. Den endelige representasjonen av det tomografiske bildet oppnås ved å fange opp signalene ved hjelp av detektorer og deres påfølgende behandling gjennom rekonstruksjonsalgoritmer .
Den sørafrikanske fysikeren og krystallografen Allan MacLeod Cormack og den engelske elektroniske ingeniøren Sir Godfrey Newbold Hounsfield , som ledet den medisinske delen av Central Research Laboratory i EMI -selskapet, jobbet uavhengig på grunnlaget for denne teknikken . Begge mottok sammen Nobelprisen i fysiologi eller medisin i 1979 .
I 1967 publiserte Cormack sitt arbeid med CT, og var utgangspunktet for arbeidet til Hounsfield , som designet sin første enhet. Kliniske studier begynte i 1972 , hvis resultater overrasket det medisinske samfunnet, selv om det første kraniale bildet ble oppnådd et år tidligere.
De første fem settene ble installert i Storbritannia og USA ; den første CT-skanningen av en hel kropp ble utført i 1974 .
I Nobelpriskomiteens presentasjonstale ble det bemerket at før skanningen, "røntgenbilder av hodet viste bare beinene i hodeskallen, men hjernen forble et grått område, dekket av dis. Plutselig har tåken lettet."
Til minne og som en hyllest til Hounsfield, kalles enhetene som definerer de forskjellige vevsdempingene som er studert i CT Hounsfield-enheter eller CT - nummer, der vann tilsvarer 0HU, bløtvev +30 til +60HU, fett - 40 til -120HU, blant annet andre som tillater vevskarakterisering.
CT-maskinen sender ut en kollimert stråle av røntgenstråler som faller på objektet som studeres. Strålingen som ikke har blitt absorbert av objektet, samles opp av detektorene. Deretter endrer strålens emitter, som hadde en viss orientering (for eksempel strengt vertikal ved 90º) sin orientering (for eksempel skrå stråle ved 95º). Dette spekteret samles også opp av detektorene. Datamaskinen 'legger til' bildene, og tar gjennomsnittet av dem. Igjen endrer emitteren sin orientering (ifølge eksemplet, ca. 100º helning). Detektorene samler inn dette nye spekteret, "legger det til" de forrige og "gjennomsnitter" dataene. Dette gjentas inntil røntgenrøret og detektorene har gjort en fullstendig revolusjon, og da er et definitivt og pålitelig tomografisk bilde tilgjengelig.
For å forstå hva datamaskinen gjør med dataene den mottar, er det best å undersøke diagrammet nedenfor.
|
|
Figur '1' representerer bilderesultatet av en enkelt forekomst eller projeksjon (vertikalt, ved 90º). Det er en skjematisk fremstilling av et medlem, for eksempel et lår. Den svarte fargen representerer en høy tetthet, den av bein. Den grå fargen representerer en middels tetthet, bløtvevet (musklene). |
|
|
I figur '4' har datamaskinen data fra fire forekomster: 45º, 90º, 135º og 180º. Bildeprofilene er ortogonale, noe som gjør det mye nærmere de sirkulære konturene til det virkelige objektet. |
Når det første kuttet er rekonstruert, beveger bordet der objektet hviler seg én måleenhet fremover (eller bakover) (til mindre enn en millimeter) og syklusen starter på nytt. Dermed oppnås en andre skive (det vil si et andre tomografisk bilde) som tilsvarer et plan som ligger en måleenhet fra forrige skive.
Fra alle disse tverrsnittsbildene (aksiale) rekonstruerer en datamaskin et todimensjonalt bilde som lar deler av benet (eller studieobjektet) sees fra alle vinkler. Moderne utstyr tillater til og med tredimensjonale rekonstruksjoner. Disse rekonstruksjonene er svært nyttige under visse omstendigheter, men de brukes ikke i alle studier, slik det kan virke. Dette er fordi håndteringen av tredimensjonale bilder ikke er uten ulemper.
Et eksempel på et tredimensjonalt bilde er det "ekte" bildet. Siden nesten alle kropper er ugjennomsiktige, gjør innskytningen av nesten hvilken som helst kropp mellom observatøren og objektet som skal undersøkes synet på sistnevnte. Representasjonen av tredimensjonale bilder ville vært ubrukelig hvis det ikke var mulig å sikre at enhver type tetthet som velges ikke er representert, slik at visse vev oppfører seg som transparente. Likevel, for å se et gitt organ fullt ut, må du se på det fra forskjellige vinkler eller rotere bildet. Men selv da ville vi se overflaten, ikke dens indre. For å se interiøret må vi gjøre det gjennom et seksjonsbilde knyttet til volumet, og selv da ville ikke en del av interiøret alltid være synlig. Av denne grunn er det generelt sett mer nyttig å studere alle de påfølgende bildene av en sekvens av kutt en etter en enn å ty til blokkerekonstruksjoner av volumer, selv om de ved første øyekast er mer spektakulære.
CT er basert på arbeidet utviklet i 1917 av Johann Radon , som viste at det er mulig å rekonstruere et bilde fra flere projeksjoner av disse i forskjellige vinkler, denne matematiske operasjonen brukt i CT er kjent som Radon-transformasjonen .
Røntgenrøret som roterer rundt objektet som skal skannes, fanger forskjellige bilder i rotasjonen, og kvaliteten på skanneoppløsningen (XY-planet) avhenger i stor grad av antallet av disse.Den andre maskinvarefaktoren som påvirker dette elementet er antallet. av detektorer (piksler). Når røret og detektoren roterer i forhold til pasienten, beveger de seg i lengderetningen for å dekke overflaten som skal studeres, og bildene kan være "tykkere" (>5 mm) eller "tynnere" (<5 mm) (høyere oppløsning) avhengig av antallet av detektorlinjer, som i det mest moderne utstyret kan være større enn 128.
De oppnådde multiple projeksjonene lagres i en enkelt matrise kalt et sinogram, som en rekonstruksjonsalgoritme kalt filtrert tilbakeprojeksjon brukes på, som også er basert på Radon-transformasjonen.
For å bruke det på medisin, var det nødvendig å vente på utviklingen av databehandling og passende utstyr som kombinerte muligheten til å oppnå flere aksiale bilder atskilt med små avstander, elektronisk lagre resultatene og behandle dem. Alt dette ble muliggjort av britiske GH Hounsfield på 1970-tallet.
CT gjør det mulig å studere nesten alle kroppens indre organer, fra hodet til ekstremitetene, inkludert bein, bløtvev, hjerte og blodårer. CT er en svært nyttig radiologisk undersøkelse eller test for iscenesettelse eller utvidelsesstudie av kreftformer , spesielt i kranieområdet, som brystkreft , lungekreft og prostatakreft . På samme måte er CT svært nyttig i nødetater, på grunn av den høye hastigheten på skanning av hele kroppen, som muliggjør effektiv påvisning av brudd, blødninger og organskader i løpet av få sekunder eller minutter. I de senere årene har dens diagnostiske kapasitet for kardiosirkulasjonssystemet blitt forbedret, og er i stand til effektivt å evaluere akutte og kroniske sykdommer i hjerte og blodårer.
En annen bruk er virtuell simulering og planlegging av kreftbehandling med strålebehandling , hvor bruk av tredimensjonale bilder hentet fra CT er avgjørende.
De første CT-skanningene ble installert i Spania på slutten av 1970-tallet.De første CT-skanningene ble kun brukt til å studere hodeskallen, og det var med påfølgende generasjoner utstyr at hele kroppen kunne studeres. Først var det en kostbar skanning med få indikasjoner for bruk. Foreløpig er det en rutinemessig undersøkelse av ethvert sykehus, som har betydelig reduserte kostnader. Med utviklingen av spiralformet CT er skivene finere, til og med sub-millimeter, og skannehastigheten er høyere. Den nye multislice CT-en inneholder flere ringer med detektorer (vanligvis mellom 16 og 320), som tillater anskaffelse av flere samtidige skiver i hver rotasjon av røntgenrøret, øker hastigheten enda mer, og oppnår volumetriske bilder i sanntid.
Blant fordelene med CT er at det er en rask test å utføre og at den er allment tilgjengelig på de fleste sykehus med middels og høy kompleksitet. Ved å bruke CT-skanningsvisualisering kan en dyktig radiolog diagnostisere mange årsaker til magesmerter med høy nøyaktighet, noe som muliggjør rask behandling og ofte eliminerer behovet for ytterligere, mer invasive diagnostiske prosedyrer.
Når smerte er forårsaket av infeksjon og betennelse, kan hastigheten, lettheten og nøyaktigheten av en CT-skanning redusere risikoen for alvorlige komplikasjoner forårsaket av perforering av blindtarmen eller ruptur av divertikkel og påfølgende spredning av infeksjon. CT-bilder er nøyaktige, ikke-invasive og smertefrie.
En viktig fordel med CT er dens evne til å avbilde bein, bløtvev og blodårer samtidig. I motsetning til konvensjonelle røntgenbilder, gir CT-skanningen detaljerte bilder av mange typer vev så vel som lunger, bein og blodårer.
CT-skanninger er raskt og enkelt; i nødstilfeller kan de avsløre indre skader og blødninger raskt nok til å redde liv.
CT er mindre følsom for pasientbevegelser enn MR , så hjertetomografi av høy kvalitet kan gjøres med det nyeste utstyret selv med hjertebevegelse.
CT kan utføres hvis pasienten har et medisinsk utstyrsimplantat av en hvilken som helst type, i motsetning til MR.
På svært avansert CT-utstyr er sanntidsavbildning mulig, noe som gjør dette til et godt verktøy for å veilede minimalt invasive prosedyrer som aspirasjonsbiopsier og nålespirasjoner av en rekke områder av kroppen, spesielt lunger, mage, bekken og bein.
En diagnose bestemt ved CT-skanning kan eliminere behovet for utforskende kirurgi og kirurgisk biopsi.
Blant dens ulemper nevnes det at noen ganger er injeksjon av intravenøst kontrastmiddel nødvendig, noe som innebærer en punktering og risiko for uønskede reaksjoner hos mottakelige pasienter. På den annen side, når du bruker røntgenstråler, mottas doser av ioniserende stråling , større enn de som oppnås i enklere tester som røntgenbilder. Den effektive strålingsdosen fra denne prosedyren varierer avhengig av maskinen, parameterne angitt av operatøren, størrelsen eller bygningen til pasienten og den delen av kroppen som skannes og varierer i noen testede maskiner fra omtrent 1 til 10 mSv. Noen ganger gjøres mer enn én skanning samtidig, én med og én uten kontrastmiddel, noe som dobler dosen pasienten mottar. Den effektive dosen en voksen får fra en skanning av magen og bekkenet er omtrent den samme hastigheten som en gjennomsnittlig person får fra naturlig eller bakgrunnsstråling på tre år.
Kvinner bør alltid informere legen og røntgen- eller CT-teknologen dersom det er en mulighet for at de er gravide. I disse tilfellene bør en nytte versus risiko analyse utføres før fosteret røntgenfotograferes.
En datatomografi, med eller uten injeksjon av kontrastmiddel, kontraindiserer ikke amming, siden det ikke er stråling eller betydelige mengder kontrastmiddel til morsmelk.
Før man gjennomfører en studie med kontrast, må pasienten fylle ut et spørreskjema der de får spørsmål om sin helsehistorie som: allergier, symptomer og årsaken til at undersøkelsen skal utføres. Risikoen for en alvorlig allergisk reaksjon på jodholdige kontraststoffer forekommer svært sjelden, og røntgenavdelinger må ha nødvendig opplæring og ressurser i tilfelle en hendelse som dette inntreffer.
Fordi barn er mer følsomme for stråling, bør de ta en CT-skanning bare hvis det er avgjørende for å stille en diagnose, og de bør ikke ha gjentatte CT-skanninger med mindre det er absolutt nødvendig.