Библиографическое описание:

Яргин С. В. Компьютерная томография: технические аспекты качества исследований и лучевой нагрузки // Молодой ученый. — 2013. — №4. — С. 106-109.

Computed tomography (CT) becomes increasingly widespread in Russia. Some CT departments receive patients with great intensity, concentrating predominantly on outpatient cases. CT scanning is performed according to a standard procedure, which usually takes a few minutes. Only a plan radiograph and several slides at best are examined in the presence of the patient. Detailed examination of the images and their description is performed by a radiologist in the late afternoon or evening, when reception hours are over. Such a procedure does not permit an immediate reexamination of a suspicious area using higher resolution or modified scanning parameters. Hospital administration sometimes insists on such methods because of economical reasons. For optimization of the work flow, factual working hours of physicians and technologists must be made equal. Examination of all images should be performed in the presence of the patient to enable in case of indications an additional examination without delay. Description of images must be performed immediately thereafter, so long as the case is fresh in memory. It would permit to spare time and minimize the X-ray exposure.

Ключевые слова: компьютерная томография, рентгеновское излучение.


Прежде чем перейти к теме статьи, необходимо остановиться на терминологии. Русскоязычная терминология по компьютерной томографии (КТ) находится в стадии формирования, в разных изданиях используются различные термины, поэтому именно сейчас важно разобраться в правильности их употребления. Например, в широко известном руководстве И. Е. Тюрина [1] «шаг спирали» используется в качестве синонима безразмерного индекса pitch — отношения смещения стола за один оборот гентри (рамы, несущей источники рентгеновского излучения и датчики) к толщине пучка рентгеновского излучения (коллимации). Это может вызвать непонимание, поскольку в технике шаг спирали означает расстояние между ее витками. Поэтому pitch лучше не переводить, а транслитерировать (питч), как это сделано в русском переводе руководства М. Прокоп и М. Галански [2] и другой переводной литературе [3], качество перевода которой часто оставляет желать лучшего. Использование термина «шаг стола» для обозначения смещения стола за один оборот гентри [1] не совсем удачно: при спиральной КТ стол движется непрерывно, а не шагами. Использование для этой цели термина «скорость» (как в русском переводе руководства В. Календера) [4] тоже не оптимально, поскольку в физике под скоростью понимают отношение пути ко времени. Практические рентгенологи называют толщину пучка рентгеновского излучения (коллимацию) толщиной среза, а шаг стола просто шагом. Терминологическая путаница приводит к появлению в литературе непонятных утверждений: «Принципиально важно, что скорость смещения стола может быть в 1,5–2 раза… больше толщины томографического слоя» [1]. Наверное, для смещения стола за один оборот гентри лучше использовать применяемый в мировой литературе термин «инкремент».

КТ широко внедряется в практическое здравоохранение. Приобретаются современные томографы спирального типа. Некоторые отделения с высокой интенсивностью обследуют амбулаторных пациентов. Бесплатное медицинское страхование покрывает лишь небольшую часть расходов по КТ-исследованиям, многие пациенты сами оплачивают эту диагностическую процедуру, а некоторые сами ее себе назначают, не побывав предварительно у врача [5]. С другой стороны, врачи разных специальностей нередко рекомендуют «сделать КТ» без достаточного учета показаний, получая за это комиссионные. Сканирование производится по стандартной методике, что занимает несколько минут; затем пациента отпускают и приглашают следующего. Детальный просмотр всех томограмм и их описание врач нередко производит вечером, когда лаборанты уже закончили свою работу, поэтому рабочий день рентгенолога иногда затягивается до 14 и более часов в сутки. Для уточнения характера патологии больного иногда приходится вызывать еще раз и проводить повторное исследование. Большая длительность работы с монитором компьютера может сопровождаться снижением качества диагностики вследствие утомления. Администрация больниц иногда настаивает на таком подходе по экономическим соображениям. При подобной организации приема у врача нет возможности выполнить сразу, даже при наличии показаний, исследование с большей разрешающей способностью или измененными параметрами сканирования. Это может оказаться необходимым при наличии неясного патологического очага или группы очагов. Изучение доступной литературы часто не дает возможности разобраться в физическом смысле основных понятий КТ: коллимация, питч, толщина томографического слоя. Фирмы-производители и дистрибьюторы поставляют вместе с аппаратурой брошюры и проспекты иногда с непоследовательным, фрагментарным изложением материала, тогда как доступ к фундаментальной международной литературе затруднен [6]. Так называемые «национальные руководства» приносят в целом больше вреда, чем пользы: эти наскоро составленные книги бедно иллюстрированы и отчасти представляют собой компиляции из плохо переведенных зарубежных источников. В наши дни специалисты должны читать литературу в оригинале, как это принято во всем мире.

В профессиональных публикациях нередки вводящие в заблуждение утверждения, например: «Все реже используются многоступенчатые схемы от простого к сложному… КТ стала объемной, что исключило риск пропустить мелкие патологические очаги и структуры». [7] Очевидно, подобные утверждения иногда нацелены на создание в целях рекламы представлений о безграничных возможностях «компьютерной диагностики», например, развиваемой сегодня концепции «КТ всего тела» для «выявления скрытой патологии» [7]. Подобные формулировки, очевидно, имеют целью повышение числа обследований без достаточных показаний, в том числе, без предварительной консультации с врачом (self-referral) [5]. Лучевая нагрузка при неинвазивной КТ обычно находится в диапазоне 2–20 мЗв; подробная информация о дозах при различных рентгенологических процедурах имеется в каталоге [8]. Уровень доз при КТ сопоставим со средними дозами, полученными населением загрязненных территорий после аварии на ЧАЭС [9,10]. Еще одна цитата: «Неприрывный цикл сканирования при спиральной КТ позволяет реконструировать томографические срезы на любом уровне вдоль продольной оси… При спиральной КТ положение реконструируемого слоя не зависит от основных параметров сканирования, а именно, от скорости смещения стола и положения источника излучения. Поскольку сканирование производится непрерывно, положение каждого томографического слоя и расстояние между прилежащими слоями выбираются оператором произвольно не только до, но и после сканирования… Возможность произвольного расположения томографических слоев заданной толщины вдоль продольной оси сканирования позволяет формировать блоки из частично перекрывающихся срезов, причем степень взаимного наложения практически не ограничивается… При последовательной КТ аналогичный эффект может быть достигнут только в том случае, если шаг стола будет меньше толщины томографического слоя… При спиральной КТ взаимное наложение срезов не связано с процессом сканирования, т. е. является постпроцессорной процедурой… расположение патологических образований между томографическими слоями, как это может происходить в традиционной КТ, исключается». [1] Подобные утверждения могут создать впечатление, что компьютер синтезирует соответствующее морфологической картине изображение в любой плоскости от начальной до конечной плокости сканирования. При этом упускается из виду, что компьютер располагает лишь той информацией, которая была получена в результате усреднения рентгенологической плотности ткани, охваченной пучком излучения. При постпроцессорной обработке изображения не учитываются изменения в тканях, которые не были охвачены пучком излучения. Если питч больше единицы, рентгеновское излучение полосами проходит через тело пациента, оставляя неохваченные полосы [11]. Эти пространственные соотношения, следующие из определения питча (см. выше) проиллюстрированы на рис. 1.15 руководства М. Прокоп и М. Галански [2]. Понятно, что чрезмерно высокий питч ведет к помехам и снижению качества изображения [3].

Далее читаем: «Результатом спирального сканирования является непрерывный объем данных, который может быть произвольно разделен на необходимое количество срезов заданной толщины с помощью так называемых алгоритмов формирования томографического слоя или алгоритмов интерполяции». [1] В связи с этим следует подчеркнуть, что информация, поступающая в компьютер при спиральной КТ, непрерывна по ходу спирали, но не вдоль оси сканирования. В аксиальной плоскости поток информации прерывист и разделен промежутками (если питч больше единицы). При построении поперечного среза с использованием алгоритма производится интерполяция данных соседних витков сканирования [12]. Интерполяция — это заполнение промежутков, отыскание промежуточных значений величины по некоторым известным ее значениям. Пространственные соотношения станут понятными, если мы умозрительно пересечем плоскостью геликоид. Растягивание спирали, увеличение питча и коллимации ускоряет процедуру сканирования, но может привести к неадекватной визуализации патологических изменений. Эти соображения необходимо учитывать при определении параметров сканирования в ходе диагностики, а также при планировании скрининга.

Можно услышать возражение, что разрешающая способность КТ определяется величиной пикселей матрицы изображения. В связи с этим следует отметить, что величина пикселя представляет собой характеристику оборудования. Между тем, разрешающая способность и репрезентативность изображения по отношению к морфологическим изменениям в теле больного определяются не только характеристиками оборудования, но также характером и плотностью (на единицу исследуемого объема) поступающей информации, которые, в свою очередь, зависят от параметров сканирования. Так, при чрезмерных значениях питча «объем интереса недовыбран» [2]. Напротив, сканирование с перекрытием (питч < 1) может сопровождаться улучшением качества изображения и создавать преимущества при 3-мерных реконструкциях [2]. Понятно, что сканирование с низким значением питча сопровождается повышенной лучевой нагрузкой.

Приведенные выше соображения применимы как к однослойной, так и многослойной спиральной КТ, хотя пространственные соотношения при многослойной КТ сложнее: выделяют коллимацию одного пучка рентгеновского излучения и тотальную коллимацию всего массива источников излучения, которым соответствуют 2 значения питча [2]. Соответственно, плотность информации и лучевая нагрузка будут зависеть как от шага стола (инкремента), так и от расстояния между соседними пучками рентгеновского излучения. Вопрос лучевой нагрузки при многослойной спиральной КТ выходит за рамки настоящей статьи, однако следует в принципе поставить вопрос, насколько повышение лучевой нагрузки вследствие пересечения на теле больного полос, описываемых рентгеновскими лучами (повторное облучение одних и тех же участков в ходе сканирования), компенсируется дополнительной полезной информацией и другими преимуществами многослойной спиральной КТ.

Технология КТ совершенствуется, уменьшается время сканирования и повышается качество изображения. Однако это не дает оснований для отказа от основополагающего принципа анализа изображения, общего для рентгенологических и микроскопических методов: при наличии неясных изменений необходимо иметь возможность «перейти на большое увеличение», то есть, сразу повторить исследование с соответствующим разрешением или изменением других параметров сканирования (угла наклона гентри, пикового напряжения, силы тока и др.) Для разных форм патологии рекомендуются различные параметры сканирования, сведенные в таблицы в руководствах [1]. Именно поэтому предпочтительно не откладывать просмотр срезов на вечер, а производить его в присутствии больного, чтобы при наличии показаний сразу выполнить повторное сканирование с требуемым изменением параметров. Суммарное время исследования при этом должно уменьшиться: врачу не понадобится дважды вникать в проблематику случая. Лучевая нагрузка, очевидно, будет меньше, чем при выполнении двух отдельных исследований. Для сохранения прежнего количества принимаемых больных необходимо будет удлинить часы приема, а значит, и время работы лаборантов. Поэтому нужно стремиться к выравниванию продолжительности рабочего дня врачей и лаборантов. В литературе сообщается также о повышении пропускной способности кабинетов КТ при одновременной работе нескольких лаборантов [13].

Следует также отметить, что в современных клинических центрах врачи имеют доступ к рентгенологическим изображениям через компьютерную сеть. У нас во многих больницах, помимо словесного описания, клиницист может получить только изображение на рентгеновской пленке. Наконец, говоря о перегрузке врачей, нельзя не упомянуть об их относительно низкой оплате: менее 10 % от вносимой пациентом или страховщиком суммы, тогда как в Западной Европе этот показатель, насколько нам известно, превышает 30 %. В результате врачи бывают заинтересованы в сохранении высокой продолжительности рабочего дня. В заключение необходимо отметить, что в области КТ, также как и в других разделах медицины, необходимо следить за соблюдением медицинской этики, а также за научным уровнем публикаций и объективностью рекламы. Рациональная организация должна помочь разрешению противоречий между клиническими и экономическими интересами.


Литература:

  1. Тюрин И. Е. Компьютерная томография органов грудной полости. — Санкт-Петербург: «ЭЛБИ», 2003.

  2. Покоп М., Галански М. Спиральная и многослойная компьютерная томография. — Москва: «МЕДпресс-информ», 2008.

  3. Стрэнг Дж.Г., Догра В. Секреты компьютерной томографии. — Москва: «БИНОМ», 2009.

  4. Календер В. Компьютерная томография. — Москва: «Техносфера», 2006.

  5. Jargin S. V. Computed tomography in Russia: quality and quantity. // Journal of the American College of Radiology 2008, V 5, p. 1161.

  6. Яргин С. В. Технические аспекты работы библиотек // Молодой ученый 2013, № 3.

  7. Терновой С. К., Синицын В. Е. Развитие компьютерной томографии и прогресс лучевой диагностики. // Терапевтический архив 2006, № 1, с. 10–12.

  8. Mettler F. A. Jr., Huda W., Yoshizumi T. T., Mahesh M. Effective doses in radiology and diagnostic nuclear medicine: a catalog // Radiology 2008, V 248, p. 254–63.

  9. Иванов В. К., Цыб А. Ф., Максютов М. А., Туманов К. А., Чекин С. Ю., Кащеев В. В., Корело А. М., Власов О. К., Щукина Н. В. Медицинские радиологические последствия Чернобыля для населения России // Медицинская радиология и радиационная безопасность, 2011, № 2, с. 17–29.

  10. Jargin SV. Vzestup incidence tyreoidálního karcinomu dětí a dospívajících v důsledku havárie v jaderné elektrárně Černobyl: možné příčiny nadhodnocení // Česko-Slovenská Patologie 2009, V 45, p. 50–2. http://ceskpatol.cz/docs/88-fulltext.pdf

  11. Cody D.D, Mahesh M. AAPM/RSNA physics tutorial for residents: Technologic advances in multidetector CT with a focus on cardiac imaging // Radiographics 2007, V 27, p. 1829–37.

  12. Moss A. A., Gamsu G., Genant HK. Computer tomography of the body with magnetic resonance imaging. — Philadelphia: W. B. Sounders Co., 1992; V 3, p. 1381.

  13. Boland G. W., Houghton M. P., Marchione D. G., McCormick W. Maximizing outpatient computed tomography productivity using multiple technologists. // Journal of the American College of Radiology 2008, V 5, p. 119–125.


Обсуждение

Социальные комментарии Cackle