Рентгенова компютърна томография - автореферат, курсова работа, диплома, 2017г
Всички приложения, графични материали, формули, таблици и чертежи на работата по темата: Рентгенова компютърна томография (предмет: Физика и енергия) са в архива, който можете да изтеглите от нашия уебсайт. Започвайки да четете тази работа (чрез преместване на лентата за превъртане на браузъра надолу), вие се съгласявате с условията на отворения лиценз Creative Commons Attribution 4.0 Worldwide (CC BY 4.0).
Белобългарски държавен медицински университет
Реферат по физика по темата:
"Рентгенова компютърна томография"
Изпълнено от: студент Pritsker M.A.
1 курс, медицински факултет, гр. 112
"Рентгенова компютърна томография"
Томографията е метод за недеструктивно послойно изследване на вътрешната структура на обекта чрез неговото многократно трансилюминиране в различни пресичащи се посоки.
Преди това томографията се разбираше като метод за рентгеново изследване, с помощта на който е възможно да се направи снимка на слой, разположен на определена дълбочина на изследвания обект. Предложено е няколко години след откриването на рентгеновите лъчи и се основава на движението на два от трите компонента (рентгенова тръба, рентгенов филм, обект на изследване). Най-широко използваният метод на заснемане, при който обектът на изследване остава неподвижен, а рентгеновата тръба и филмовата касета се движат в противоположни посоки координирано. Този метод е остарял и се нарича класическа томография или линейна томография.
Рентгеновата компютърна томография е томографски метод за изследване на вътрешните органи на човек с помощта на рентгенови лъчи.
Компютърна томография - в широк смисъл, синоним на термина томография (тъй като всички съвременни томографски методи се изпълняват с помощта на компютърна технология); в тесен смисъл е синоним на термина рентгенова компютърна томография, тъй като именно този метод постави началото на съвременната томография. Предложен е през 1972 г. от Годфри Хаунсфийлд и Алън Кормак, които са удостоени с Нобелова награда за това развитие. Методът се основава на измерване и комплексна компютърна обработка на разликата в затихването на рентгеновите лъчи от тъкани с различна плътност (зависимост на линейния коефициент на поглъщане m в рентгеновия диапазон от състава и плътността на веществото).
При фиксирано положение на източника на лъчение S върху филма се формира изображение в сянка, което е сумата от проекциите на всички слоеве на обекта O, през които преминава лъчът. Ако в процеса на заснемане източникът и филмът (или източникът и обектът, обектът и филмът) се преместват синхронно, така че лъчът да преминава по време на експозицията само през същия участък на обекта в слой F, тогава изображението И на този участък ще се окаже най-ясно, изображенията на други участъци ще бъдат "размазани". Този метод не елиминира напълно припокриването на проекции на други области върху изследваната област; освен това продължителността на експозиция, която увеличава контраста, за живите организми е ограничена от допустимите дози радиация.
Съвременните методи на рентгенова томография се основават на различен подход: те се основават на използването на мощни изчислителни методи за обработка на данни, получени чрез томографско сканиране, един от вариантите на който е показан на фигурата.
Тесен рентгенов лъч от източника S, образуван от колиматора K, преминава през обекта O, след което се записва от детектора D. Когатосинхронно движение на източника и детектора по някаква посока x, извършва се последователно сканиране на всички части на обекта
Измерванията се повтарят за няколко посоки на сканиране спрямо обекта. За ускоряване на снимането се използват няколко източника (S1, S2, S3) или движещ се източник с разнопосочен лъч "ветрило", разпределението на интензитета в който се измерва от двумерен координатно-чувствителен детектор. За да се възстанови разпределението на m и, следователно, плътността и състава на веществото върху обема на обекта, се използват специални алгоритми за обработка на данни на компютър. Допълнително синтезирайки картината на разпределението на плътността на тъканите на обекта в различни участъци, е възможно да се установят границите на здрави и засегнати области, например при изследване на мозъчни тумори, патологични промени в сърцето, кръвоносните съдове, лезии на костната тъкан и в други случаи, когато директната диагноза е трудна или дори невъзможна.
Поколения CT скенери
Прогресът на компютърните томографи е пряко свързан с увеличаването на броя на детекторите, тоест с увеличаването на броя на едновременно събраните проекции.
Машината от 1-во поколение се появи през 1973 г. Машините за компютърна томография от първо поколение бяха стъпка по стъпка. Имаше една тръба, насочена към един детектор. Сканирането беше направено стъпка по стъпка, правейки едно завъртане на слой. Един слой на изображението беше обработен за около 4 минути.
Във второто поколение CT устройства е използван вентилаторен дизайн. Няколко детектора бяха инсталирани на ротационния пръстен срещу рентгеновата тръба. Времето за обработка на изображението беше 20 секунди.
Третото поколение CT скенери въведе концепцията за спираловидно CT сканиране. Движение на тръбата и детекторите, в една стъпка на масата синхронноизвършва пълно завъртане по посока на часовниковата стрелка, което значително намалява времето на изследването. Увеличен е и броят на детекторите. Времената за обработка и реконструкция са значително намалени.
Четвъртото поколение има 1088 луминесцентни сензора, разположени в целия портален пръстен. Върти се само рентгеновата тръба. Благодарение на този метод времето за въртене беше намалено до 0,7 секунди. Но няма съществена разлика в качеството на изображението с CT устройства от 3-то поколение.
Промяна на прозореца на изображението
Един обикновен компютърен монитор може да показва до 256 нюанса на сивото, някои специализирани медицински устройства могат да показват до 1024 нюанса. Поради значителната ширина на скалата на Хаунсфийлд и неспособността на съществуващите монитори да отразяват целия й диапазон в черно и бяло, се използва софтуерно преизчисляване на сивия градиент в зависимост от интересуващия ни мащабен интервал. Черно-белият спектър на изображението може да се използва както в широк диапазон („прозорец“) от денситометрични параметри (визуализират се структури с всякаква плътност, но е невъзможно да се разграничат близки по плътност структури), така и в повече или по-малко тесен с дадено ниво на неговия център и ширина („прозорец на белите дробове“, „прозорец на меките тъкани“ и др.; в този случай се губи информация за структури, чиято плътност е извън обхвата, но структурите са близки по плътност са ясно различими). Просто казано, промяната на центъра на прозорец и неговата ширина може да се сравни с промяна на яркостта и контраста на изображението, съответно.
Спирална компютърна томография
Спиралната КТ се използва в клиничната практика от 1988 г. Спиралното сканиране се състои в едновременно извършване на две действия: непрекъснато въртене на източника - рентгенова тръба,генериране на радиация около тялото на пациента и непрекъснато транслационно движение на масата с пациента по протежение на надлъжната сканираща ос z през порталния отвор. В този случай траекторията на рентгеновата тръба, спрямо оста z - посоката на движение на масата с тялото на пациента, ще приеме формата на спирала.
За разлика от последователната КТ, скоростта на движение на масата с тялото на пациента може да приема произволни стойности, определени от целите на изследването. Колкото по-висока е скоростта на движение на масата, толкова по-голяма е площта на сканиране. Важно е скоростта на движение на масата да бъде 1,5-2 пъти по-голяма от дебелината на томографския слой, без да се влошава пространствената разделителна способност на изображението.
Технологията на спиралното сканиране значително намали времето, прекарано в CT изследвания и значително намали радиационното излагане на пациента.
Многослойна компютърна томография
Многослойната („мултиспирална“, „многослойна“ компютърна томография – MSCT) е въведена за първи път през 1992 г. Основната разлика между томографите MSCT и спиралните томографи от предишни поколения е, че не един, а два или повече реда детектори са разположени по обиколката на портала. За да може рентгеновото лъчение да се приема едновременно от детектори, разположени на различни редове, беше разработен нов - триизмерна геометрична форма на лъча. През 1992 г. се появиха първите двусрезови (с двойна спирала) MSCT скенери с два реда детектори, а през 1998 г. четирисрезови (с четири спирали) томографи съответно с четири реда детектори. В допълнение към горните характеристики, броят на оборотите на рентгеновата тръба беше увеличен от един на два в секунда. През 2004-2005 г. бяха представени 32-, 64- и 128-срезови томографи MSCT, в т.ч.включително две рентгенови тръби. Днес някои немски, американски и канадски болници вече разполагат с 320-срезови компютърни томографи. Тези скенери, представени за първи път през 2007 г., са следващата стъпка в еволюцията на рентгеновата компютърна томография. Те позволяват не само да се получават изображения, но и дават възможност да се наблюдават почти „в реално“ време физиологичните процеси, протичащи в мозъка и сърцето. Характеристика на такава система е възможността за сканиране на целия орган (сърце, стави, мозък и др.) с едно завъртане на лъчевата тръба, което значително намалява времето за изследване, както и възможността за сканиране на сърцето дори при пациенти, страдащи от аритмии.
Индикации за компютърна томография
Като скринингов тест. Скринингът в медицината се използва за изключване на потенциално сериозна диагноза в рискови групи:
- Травма на главата, която не е придружена със загуба на съзнание
- Изключете рак на белия дроб.
— За диагностика по спешни показания — спешна компютърна томография
- Съмнение за мозъчен кръвоизлив
- Подозрение за увреждане на съдовете (напр. дисекираща аневризма на аортата)
- Съмнение за други остри увреждания на кухи и паренхимни органи (усложнения както на основното заболяване, така и в резултат на провеждано лечение)
Компютърна томография за рутинна диагностика
Повечето КТ изследвания се извършват планово, по направление на лекар, за окончателно потвърждаване на диагнозата. По правило преди извършване на компютърна томография се правят по-прости изследвания - рентгенови лъчи, ултразвук, тестове и др.
- За проследяване на резултатите от лечението.
- За медицински идиагностични манипулации, например пункция под контрола на компютърна томография и др.