Применение конусно-лучевой компьютерной томографии в диагностике различных заболеваний

В 90-е годы прошлогостолетия в клиническую практику пришла новая высокотехнологичнаяметодика лучевой диагностики – конусно-лучеваякомпьютерная томография (КЛКТ).Первый прототип КЛК-сканера,предназна- ченный для ангиографических исследований,был разработан и описан в 1982г.в США [44].

Некоторые данные свидетельствуют о том, что еще до этого времениКЛК-технология уже былаизвестна, но применялась лишь для визуализации неживых тканей. Этобыло связано с физико-техническимихарактеристиками сконструированных аппаратов [44].

Впервые данные о возможности применения КЛК-томографадля прове- дения клинических исследований челюстно-лицевойобласти были опублико- ваны Р. Mozzoetal.в 1998г. Первым КЛ-аппаратомв Европе, доступным для широкого применения в 2001 г.,стал NewTom9000(QR,Италия), известный также как Maxiscan.По своему дизайну это устройство было схоже с обычнымкомпьютерным томографом. Дентальное сканирование пациентовпроводилось в положении лежа [44,74,77,109].

В основе получения изображений на первых КЛК-томографахлежало использование рентгеновского электронно-оптическогопреобразователя (РЭОП),имеющего круглый детектор,и ПЗС-матрицы(специализированнаяаналоговая интегральная микросхема,состоящая из светочувствительных фотодиодов,выполненная на основе кремнияи использующая технологию ПЗС– приборов с зарядовой связью).Рентгеновский луч распространялся в виде конуса, что иопределило название данной методики [44,66].

В современных КЛК-томографахв основе получения изображений лежит сканирование исследуемой областиимпульсным рентгеновским пучком лучей,сколлимированным таким образом, что излучение распространяетсяв виде конуса.В дальнейшем ослабленное тканями рентгеновское излучениепопадает на плоскопанельный детектор [40,74,98, 130].

Такие изменения конфигурации строения КЛК-аппаратовбыли обуслов- лены стремлением к получению меньшего количестваискажений конечных изображений и количества шума, более высокогопространственного разреше- ния и широкого динамического диапазонаградации оттенков серого цвета на томограммах.

В современных КЛК-сканнерахшироко распространено применение подобных детекторов, выполненных наоснове тонкопленочных транзисторов из аморфного кремния исцинтиллятора из йодида цезия. Последний преобразу- ет рентгеновскиечастицы в световые фотоны. При этом интенсивность света, излучаемоголюминофором, является мерой интенсивности падающего рентге- новскогопучка лучей. Поток фотонов попадает на светочувствительный эле- мент,расположенный в тонкопленочном транзисторе, где и происходит выра-ботка электронов, пропорциональная интенсивности падающего фотона.Этот электрический заряд накапливается в матрице, а затем считываетсяи преобра- зуется в цифровой формат с помощью алгоритмов, заложенныхв считывающее устройство. И только после этого информация поступает впроцессор обработ- ки изображений. Таким образом, КЛК-системапозволяет избежать потерь графической информации в промежутках междусрезами, что является важным фактором при исследовании.Благодаря КЛК-технологиивсего за один оборот рентгеновской трубки вокруг исследуемогообъекта, получается первично трехмерное изображение, готовое кдальнейшей постпроцессорной обработке [43,97].Одним из важнейших преимуществ плоскопанельных детекторовявля- ется их значительный потенциал для снижения дозы облученияпациентов за счет высокой чувствительности к рентгеновскому излучению[98,125].

Получение максимально возможного размера поля сканирования (FOVmax)может достигаться за счет увеличения величины детектора. Носуще- ствует и другой подход к решению данного вопроса. Аппараты снебольшим полем сканирования оснащаются функцией stitching– в дословном переводе означает «сшивка».Это позволяет совместить несколько небольших фрагмен- тов зонсканирования для получения в результате изображения области интере-са целиком [71].Стоит отметить, что увеличение поля сканирования или коли-чества зон сканирования приводит к повышению дозы рентгеновскогоизлуче- ния [118].Учитывая данный аспект, исследователь должен стремиться кполу- чению максимального количества информации с причинениемминимального вреда пациенту, руководствуясь принципом ALARA(AsLowAsReasonablyAchievable), в Российской Федерации известного как принцип оптимизации [44].

До настоящего времени нет полного согласия в терминологии, иногда,например, употребляется термин «объемная томография».В различных литера- турных источниках также можно встретитьследующие названия: «ограничен- ная КЛКТ», «локальная КЛКТ», «объемная КТ», «дентальная томография»,

«конусно-лучеваяобъемная томография»,«дентальная объемная томография» [44,66,125,133].

Существует огромное количество дентальных КЛК-сканеров,отличаю- щихся друг от друга совокупностью различных параметров ихарактеристик [61,107,118].

Сегодня КЛКТ применяется не только для исследований зубочелюстнойсистемы. Она широко используется также в диагностике патологическихизме- нений практически всех анатомических сегментов головы и шеи.КЛК-методиказарекомендовала себя как незаменимый и надежный инструмент в арсеналеклиницистов, не только на первичном этапе диагностики,но и при динамическом наблюдении в оториноларингологии,офтальмологии, челюстно-лицевой хирургии, ортопедии и травматологии. Среди доступныхлитературных данных существует большое количество публикаций, освещающихвсевоз- можные вариации использования КЛКТ в диагностике патологий,планирова- нии и контроле лечения и различного рода манипуляций вданной анатомиче- ской зоне [4,17, 19,67,68,77,84,90,91,97,109, 110,126].

КЛКТ является современной рентгенодиагностической методикой,позволяющей получить высококачественные изображения при сравнительнонизкой дозовой нагрузке на пациента в ходе сканирования.При этом многими исследователями отмечено, что КЛК-томография– достоверная методика для визуализации патологическихизменений и оценки структуры костной ткани [9,11,74,82,84,98,125,129].

В настоящее время возможности аппаратов, сконструированных на осно-ве КЛК-технологии,значительно расширились. Cталовозможным проведение исследований других анатомических сегментов.Имеются сведения об исполь- зовании КЛК-технологиина этапах планирования и контроля введения препа- ратов в ходепроведения лучевой терапии, о применении КЛКТ для контроля и анализаданных, полученных при биопсии молочных желез,и осуществления различных видов лечебных манипуляций подКЛКТ-наведением [62,69,71,72,

78,84,88,93,100,103,106,108, 128,131].

Сравнительно недавно в зарубежной практике методика начала приме-няться для исследований в ортопедии, травматологии и ревматологии.Благода- ря появлению современных КЛК-томографовстало возможным проведение исследований конечностей с получениемизображений с высоким простран- ственным разрешением при сравнительнонизкой лучевой нагрузке на пациента [60,73,74,82,102,112,125, 134].

К сожалению, в доступной литературе величин взвешивающих коэффи-циентов для дистальных отделов конечностей при КЛКТ найдено не было.Известно, что при использовании КЛКТ для исследованийразличных анатоми- ческих областей величина эффективной дозы больше,чем при классических рентгенологических методиках, но значительно ниже, чем при МСКТ [44,63,81,85,102,113, 114,125].

В доступных источниках были обнаружены материалы исследований, врамках которых были получены данные о дозовых нагрузках при КЛКТ, втом числе дистальных отделов конечностей [74,96,101,102,116,130].Некоторые авторы на достаточном количестве экспериментальногоили клинического материала провели сравнительный анализ величинлучевых нагрузок при КЛКТ и МСКТ. Отмечалось,что при проведении КЛК-исследованийони значительно ниже [73,77].Это является результатом совокупности факторов,среди которых использование плоскопанельного детектора,импульсное рентгеновское излу- чение, применение оптимизированных дляконечности фильтров, геометриче- ские особенности распространенияпучка лучей [125].

В работе M.Loubeleetal.(2008)подробно описана взаимосвязь между качеством получаемыхизображений и дозовыми нагрузками [101].

В существующих источниках имеется информация о физико-техническиххарактеристиках и параметрах КЛК-томографов,в том числе предназначенных для исследований конечностей [102,105, 112,120,123, 136].

Оценка качества изображений зачастую основывается на субъективныхкритериях (предельное разрешение, пороговая контрастность прираспознавае- мости отдельных деталей на изображении). Однако этипараметры неизмеримы. Для количественной оценки факторов, оказывающихосновное влияние на качество изображения (пространственноеразрешение, однородность, нали- чие/отсутствиеартефактов, контрастность, шум),необходимы объективные измерения [44,61,101,117].Данные некоторых авторов свидетельствуют о том, чтопространственное разрешение КЛК-сканероввыше параметров стан- дартных рентгенологических методик, но ниже илисопоставимо с параметрами МСКТ [102,112].Высокое пространственное разрешение крайне важно при оценкеструктуры костной ткани.

Недостаточная жесткость рентгеновского луча при КЛКТ и избыток рас-сеянного излучения по сравнению с КТ могут изменять значениеплотности исследуемых объектов, поэтому измерение оптическойплотности по шкале Хаунсфилда при КЛКТ не является корректной. Приэтом чем меньше зона сканирования, тем больше расхождение [44,92].

Учитывая особенности получения изображений, КЛКТ имеет специфиче-ские артефакты. Авторами выделены различные их виды и механизмывозник- новения. Среди них повышение жесткости излучения при резкомизменении плотности объекта исследования, артефакты частичного объема(размер воксе- ла превышает контрастное разрешение объектасканирования), артефакты подвыборки и затухания фотонов, артефакты наизображении, более выражен- ные по периферии при большой зонесканирования (зависит от угла расхожде- ния конусного луча),артефакты от рассеянного рентгеновского излучения (при КЛКТ больше,чем при КТ). Особое внимание исследователи уделяют артефак- там,получаемым от металлических инородных предметов и динамическойнерезкости [76, 87,94,112,121].

Исследования, проведенные R.Schulzeetal.(2011),доказывают, что количество шумов различного происхождения приКЛКТ значительно превос- ходит их значения при КТ [121].В публикациях нескольких авторов отмечает- ся, что шумухудшает качество получаемого изображения, обусловливаетвозникновения артефактов и зависит от размера пикселяплоскопанельного детектора [44,76,117,121].В доступной литературе имеются описания алго- ритмов поснижению уровня шума и количества артефактов на КЛК-томограммах. По мнению авторов, они могут расширитьпотенциальные воз- можности КЛКТ в обозримом будущем [121].

В работе G.J.Gangetal.(2011)подробно изложены результаты сравни- тельного анализаизображений, полученных при цифровом томосинтезе и КЛКТ [79].

Экспериментальное исследование, проведенное D.Gaudioetal.(2013),характеризует возможности КЛКТ в оценке костной структуры приколотых повреждениях [80].На экспериментальном материале были продемонстрирова- нырезультаты использования КЛК-технологиидля характеристики структуры костной ткани различных анатомическихсегментов конечностей. Полученные данные позволили сделать вывод одостаточно высокой эффективности КЛК-исследований [89,95,111,115].

На сегодняшний день КЛК-томографы,предназначенные для исследова- ний конечностей, применяются далеко нево всех клиниках.Среди доступных зарубежных литературных источников имеетсясравнительно небольшое коли- чество публикаций, освещающих лишьнекоторые возможности использования КЛКТ в диагностике заболеваний иповреждений костей и суставов конечно- стей [70,74,77,102,125,127].В публикациях S.Tokha(2011)и K.Mattilaetal.(2013)представлен КЛК-сканердля исследований конечностей и его техниче- ские параметры.Изображения, полученные исследователями, характеризуютсявысоким пространственным разрешением. На достаточном количествеклини- ческого материала продемонстрированы возможности визуализациипатологи- ческих изменений верхних и нижних конечностей. В рамкахработы были про- анализированы данные о полученных дозовых нагрузкахдля конечностей и приведены результаты их сопоставления с МСКТ [102,125].Существуют сведения об успешном применении КЛКТ длядиагностики и контроля лечения переломов ладьевидной кости [60,82,86,124,125].Получение трехмерных изображений и построение мультипланарныхреконструкций позволяют избе- жать диагностических ошибок, связанных,к примеру, с информативной огра- ниченностью двухмерных снимков пристандартной рентгенографии [125].На примере 3исследований кисти J.DeCocketal.(2011)показали возможности применения и визуализации КЛКТ приналичии признаков воспалительных и травматических изменений. Авторыпредполагают, что,вероятнее всего, подобные данные могут быть эффективны и приисследованиях дистальных отделов нижних конечностей. Кроме того, в работе отмечено отсутствиезначи- мых артефактов от металлоконструкции. По мнениюисследователей,необхо- димо дальнейшее подробное изучение этих и другихвозможностей методики для исследований дистальных отделов верхнихи нижних конечностей [74].

    Facciolietal.(2010)подробно представлены данные сравнительного анализа МСК-и КЛК-изображений при выявлении переломов костей кисти, которые позволили сделать вывод о высокой чувствительности, специфичности и эффективности при оценке суставных поверхностей и костных отломков при КЛК-томографии [77].В работе S.P.Koskinenetal. (2013) представлены дан- ные о возможностях применения КЛКТ-артрографии для изучения патологиче- ских изменений лучезапястного сустава. Исследователями было установлено, что эта методика является альтернативной в тех случаях, когда МРТ противо- показана или недоступна для выполнения. Авторами отмечена высокая точ- ность и специфичность КЛКТ при визуализации патологических изменений суставов данной анатомической области – 82–86 и 81–91 % соответственно. Чувствительность в выявлении разрыва полулунно-трехганной связки и триан- гулярного фиброзно-хрящевого комплекса по их данным составила 77–83%,ладьевидно-полулунной связки – всего 58 %, точность в выявлении патологи- ческих изменений хрящевой ткани – 90–98%[99].E.K.J.Tuominenetal.(2013)опубликовали сведения об успешном применении и получении высоко- качественных изображений при КЛК-исследованиях нижних конечностей под нагрузкой [127].Результаты, представленные в работе J.H.Siewerdsenetal.(2013),указывают на то, что современные КЛК-системы открывают новые перспективы для диагностики, терапии, планирования и оценки эффективности лечения опорно-двигательного аппарата в радиологии, ортопедии и ревматоло- гии. По мнению авторов, такие передовые методы визуализации,как КЛКТ, предоставляют возможности для детального анализа данных на получаемых изображениях, в том числе и мягких тканей дистальных отделов конечностей

    [122].Рядом исследователей отмечено, что качество изображений,полученных при КЛКТ, сопоставимо с компьютерными томограммами [115,134].

    Данные некоторых авторов свидетельствуют о том, что специализиро-ванная КЛКТ конечностей может помочь дополнить и рационализироватьалго- ритм диагностической визуализации,обеспечивая получение изображений,сопоставимых или даже превосходящих результаты МСКТ [125,135].

    О применении КЛК-технологиив клинической практике в Российской Федерации литературные данныепрактически отсутствуют [9,10].

Рекомендуем к просомтру

www.kievoncology.com благодарны автору и издательству, которые способствует образованию медицинских работников. При нарушении авторских прав, сообщите нам и мы незамедлительно удалим материалы.