Компьютерный томограф Asteion 4 для сканирования всего тела и его комплектующие

Результаты практического применения виртуальной эндоскопии сосудов (ангиоскопия) без введения эндо-колоноскопа на основании обследования пациентов с различной патологией сосудов. Изучение принципов и параметров сканирования, реконструкции изображения.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

НИРС - научно исследовательская работа студента

DFOV поле обзора дисплея;

FOV поле обзора;

FWHM полная ширина среза на уровне полумаксимума;

FWTA ширинасрезана1/10 площади;

MinIP проекция минимальных интенсивностей;

MIP проекция максимальных интенсивностей;

PACS система архивирования и связи;

ROI область интереса;

SC коллимация среза;

SFOV поле обзора сканирования;

SSP профиль чувствительности слоя;

SW эффективная толщина слоя (ширина среза);

Ед.X единицы Хаунсфилда;

КТ компьютерная томография;

МПР многоплоскостные реформации (переформатирования);

МСКТ многослойная спиральная компьютерная томография;

СКТ спиральная компьютерная томография.

ВВЕДЕНИЕ

Быстрое развитие техники компьютерной томографии потребовало от радиологов изменить протоколы сканирования, предназначенные для различных органов и применяемые при различных заболеваниях, чтобы наиболее полно использовать возможности 4-,8- и 16-слойных томографов. Никогда еще за эти десятилетия компьютерные томографы, используемые в клинической практике, так сильно не отличались по своим возможностям. Новые применения компьютерных томографов, которые стали возможны вследствие технических усовершенствований последних лет, предъявляют дальнейшие требования к радиологам. Среди новейших и наиболее динамично развивающихся областей в практике компьютерной томографи находяться КТ-ангиография, кардиальная КТ, а также технология послеобработки.

С появленим спирального сканирования, а потом и многослойной КТ стали очевидными быстрый технический прогресс и растущее количество новых применений компьютерной томографии. Новые технологии позволили КТ отстоять ведущие позиции среди послойных методов визуализации как метода выбора во многих клинических ситуациях. В частности, многослойная техника сканирования преобразовала КТ, превратив ее из метода получения аксиальных срезов в метод создания трехмерных изображений.

Техническое развитие метода обеспечило значительное увеличение диагностических возможностей, улучшило точность и диагностическую достоверность КТ. Многие показания к обычной проекционной рентгенографии перешли к компьютерной томографии. Среди них диагностика заболеваний желудочно-кишечного тракта, томография скелета и большинство внутри артериальных ангиографических процедур. Усовершенствованные возможности трехмерных изображений позволили более эффективно сопровождать хирургические и интервенционные процедуры и революционизировали пути исследования патологических процессов.

В работе представлены результаты практического применения виртуальной эндоскопии сосудов (ангиоскопия) без введения эндо-колоноскопа на основании обследования пациентов с различной патологией сосудов. Показана эффективность использования на втором этапе исследования рабочей станции Vitrea 2. которая обеспечивает улучшенную 2D и 3D визуализацию и анализ.

В данной работе рассмотрен компьютерный томограф Asteion 4, для сканирования всего тела, и его комплектующие.

Основными задачами при изучении данного оборудования являются:

Ознакомление с нормативно - технической документацией оборудования, поставленного компанией TOSHIBA;

Создание списка выполняемых функций и заданий;

Изучение принципов и параметров сканирования, реконструкции изображения;

Получение обобщенной информации о программном, техническом, обеспечениях;

Изучение метода виртуальной эндоскопии;

Приобретение практических навыков работы при помощи новейшего КТ Asteion 4 при ангиоскопии, в частности;

Обобщение полученных данных и выводы о результатах исследования.

компьютерный томограф эндоскопия

1. КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ

1.1 Принцип сканирования

КТ--метод рентгеновской томографии, при котором пучок рентгеновского излучения проходит через тонкий слой тела пациента в разных направлениях (рис.1). Используется параллельная коллимация, чтобы сформировать пучок лучей в виде тонкого веера, что определяет толщину сканируемого слоя. Ослабленную интенсивность излучения на выходе из тела пациента измеряют детекторы. Математическая реконструкция изображений (обратное преобразование Радона) позволяет рассчитать локальные ослабления излучения в каждой точке среза. Эти коэффициенты локального ослабления пересчитываются в КТ-числа и, наконец, преобразуются в ступени серой шкалы, которые выводятся на экран, формируя изображение. При обычном КТ-сканировании объем интереса сканируется последовательно, обычно продвигаясь на один срез за каждый шаг.

Рисунок 1.1 - Принцип КТ-сканирования.

Первые два поколения компьютерных томографов были вытеснены в конце 1970-х гг. томографами 3-го и 4-гопоколений, которые используются и ныне. В томографах 3-го поколения рентгеновская трубка и совокупность детекторов синхронно вращаются вокруг пациента. Массив детекторов покрывает полную ширину веерообразного пучка излучения. В томографах 4-го поколения элементы детекторов покрывают полный круг, окаймляя отверстие томографа, и остаются неподвижными во время сканирования. Вокруг пациента вращается только рентгеновская трубка (рис.2). Однако томографы 3-го поколения обеспечивают лучшее подавление рассеивания и требуют меньшего количества элементов детекторов. Этим объясняется, почему на всех многослойных компьютерных томографах используют технологию 3-го поколения.

Попытки ускорить процесс изображения привели к развитию КТ-томографов с множественными трубками, которые получили название динамических реконструкторов пространства (Mayo Monster был оснащен 28 трубками, способными сканировать до 240 срезов толщиной I мм каждый за один оборот на360°), а также электронно-лучевой КТ, спиральной компьютерной томографии (СКТ ) и недавно-- многослойной спиральной компьютерной томографии (МСКТ). Из этих технологических решений только СКТ и МСКТ получили широкое клиническое применение.

Рисунок 1.2 - Сравнение принципов сканирования и реконструкции на КТ-томографах 3-го (а ,б ) и 4-го(в ,г ) поколений .

1.2 Реконструкция изображений

Сигналы, зарегистрированные детекторами во время сканирования, подвергаются предварительной обработке, чтобы компенсировать неоднородности системы детекторов и корректировать артефакты, обусловленные повышением жесткости излучения внутри тела обследуемого. Данные, полученные после различных шагов коррекции и преобразования интенсивности сигнала в значения ослабления рентгеновских лучей, называют исходными КТ-данными (рис. 3). Массив исходных данных на томографах 3-го и 4-го поколений состоит из профилей ослабления излучения от 500--2300 проекций для каждого оборота рентгеновской трубки на 360°. Каждую проекцию, в свою очередь, составляют 500-900 значений ослабления излучения. Реконструкция изображения из массива исходных данных создает массив данных изображения.



Рисунок 1.3 - Этапы реконструкции КТ-изображений.

Реконструкция изображений начинается с выбора желаемого поля обзора. Для реконструкции используется каждый луч ,который проходит через это поле обзора от трубки до детектора. Коэффициент ослабления для каждой точки изображения определяется посредством усреднения значений ослабления для всех лучей, которые пересекают эту точку (обратная проекция -- back projection). Однако этот тип не отфильтрованной обратной проекции создает очень нерезкое изображение с размытыми контурами, поэтому множество лучей объединяют в проекцию и полученный профиль ослабления подвергают математической фильтрации с краевым усилением (конволюции). Тип фильтрации определяется так называемым кернелем конволюции. После этого обратные проекции отфильтрованных профилей изображения создают резкое изображение. Кернель конволюции (алгоритм реконструкции: линейная фильтрация данных изображения осуществляется посредством математических операций, которые завершаются конволюцией. При конволюции значения пикселей на выходе вычисляются как взвешенная сумма с соседними пикселями. Матрица таких весов называется кернель конволюции и известна также как фильтр), используемый для отфильтрованных обратных проекций (filtered back projection), определяет такие свойства реконструированного КТ-среза, как пространственное разрешение и шумы в изображении, и может изменяться от мягкого, или сглаживающего, до резкого, или усиливающего контуры (рис.4) .

Рисунок 1.4 - Влияние кернеля конволюции на пространственное разрешение и шумы в изображении. В паренхиме легких (высокий естественный контраст) использование кернеля повышенной резкости (б) вместо стандартного кернеля (а) увеличивает резкость изображения. В печени (низкий естественный контраст) мягкий кернель (в) предпочтителен, так как в противном случае (кернель повышенной резкости) (г) увеличивающиеся шумы могут скрадывать структуры с низким контрастом.

Томографы 3-го и 4-го поколений отличаются способом, которым значения ослаблений объединяются в веерообразные проекции. Томографы 3-го поколения используют веер от единственного положения трубки до детектора, тогда как томографы 4-го поколения принимают данные, собранные единственным детектором для различных положений трубки, и объединяют их в проекции (см. рис. 1.2) ....