Tietokonetomografia: tavanomainen, spiraali-CT-kuvaus

Tietokonetomografia on erityinen röntgentutkimustyyppi, joka suoritetaan mittaamalla epäsuorasti potilaan ympäriltä määriteltyjen röntgensäteiden vaimenemista eli heikkenemistä. Pohjimmiltaan tiedämme vain:

• mikä poistuu röntgenputkesta,
• joka saavuttaa ilmaisimen ja
• Mikä on röntgenputken ja ilmaisimen sijainti kussakin asennossa?

Kaikki muu seuraa näistä tiedoista. Useimmat TT-leikkeet on suunnattu pystysuunnassa kehon akseliin nähden. Niitä kutsutaan yleensä aksiaali- tai poikittaisleikkauksiksi. Jokaista leikkausta varten röntgenputki pyörii potilaan ympäri, ja leikkauksen paksuus valitaan etukäteen. Useimmat TT-skannerit toimivat jatkuvan pyörimisen periaatteella, jossa säteet ovat viuhkamaisesti hajaantuneet. Tässä tapauksessa röntgenputki ja ilmaisin ovat jäykästi kytkettyjä, ja niiden pyörimisliikkeet skannattavan alueen ympäri tapahtuvat samanaikaisesti röntgensäteiden säteilyn ja sieppauksen kanssa. Siten potilaan läpi kulkevat röntgensäteet saavuttavat vastakkaisella puolella sijaitsevat ilmaisimet. Viuhkamaisesti hajaantunut alue on 40° - 60° laitteen suunnittelusta riippuen, ja se määräytyy röntgenputken polttopisteestä alkavan ja sektorin muodossa ilmaisinrivin ulkoreunoille laajenevan kulman perusteella. Yleensä kuva muodostuu jokaisella 360° kierroksella, ja saadut tiedot riittävät tähän. Skannauksen aikana vaimennuskertoimia mitataan useissa pisteissä, jolloin muodostuu vaimennusprofiili. Vaimennusprofiilit eivät itse asiassa ole muuta kuin joukko signaaleja, jotka vastaanotetaan kaikista ilmaisinkanavista tietystä putki-ilmaisinjärjestelmän kulmasta. Nykyaikaiset TT-laitteet pystyvät lähettämään ja keräämään dataa noin 1400 ilmaisin-putkijärjestelmän kohdasta 360° ympyrän yli eli noin 4 kohdasta astetta kohden. Jokainen vaimennusprofiili sisältää mittauksia 1500 ilmaisinkanavasta eli noin 30 kanavasta astetta kohden olettaen säteen hajaantumiskulmaksi 50°. Tutkimuksen alussa, kun potilaspöytä liikkuu vakionopeudella gantryyn, saadaan digitaalinen röntgenkuva ("skannaus" tai "topogrammi"), jolle tarvittavat leikkaukset voidaan suunnitella myöhemmin. Selkärangan tai pään TT-tutkimuksessa gantrya käännetään haluttuun kulmaan, jolloin saavutetaan leikkausten optimaalinen suunta.

Tietokonetomografia käyttää potilaan ympäri pyörivän röntgenanturin monimutkaisia lukemia tuottaakseen suuren määrän erilaisia syvyyskohtaisia kuvia (tomogrammeja), jotka digitalisoidaan ja muunnetaan poikkileikkauskuviksi. TT tarjoaa 2- ja 3-ulotteista tietoa, joka ei ole mahdollista tavallisilla röntgenkuvilla ja paljon suuremmalla kontrastiresoluutiolla. Tämän seurauksena TT:stä on tullut uusi standardi useimpien kallonsisäisten, pään ja kaulan, rintakehän ja vatsaontelon rakenteiden kuvantamiseen.

Varhaisissa tietokonetomografioissa käytettiin vain yhtä röntgenanturia, ja potilas liikkui skannerin läpi vähitellen pysähtyen jokaista kuvaa varten. Tämä menetelmä on pitkälti korvattu kierukkamaisella tietokonetomografialla: potilas liikkuu jatkuvasti skannerin läpi, joka pyörii ja ottaa kuvia jatkuvasti. Kierukkamallinen tietokonetomografia lyhentää huomattavasti kuvantamisaikaa ja vähentää levypaksuutta. Useilla antureilla (4–64 riviä röntgenantureita) varustettujen skannerien käyttö lyhentää kuvantamisaikaa entisestään ja mahdollistaa alle 1 mm:n levypaksuudet.

Koska näytöllä on niin paljon dataa, kuvia voidaan rekonstruoida lähes mistä tahansa kulmasta (kuten magneettikuvauksessa tehdään), ja niitä voidaan käyttää kolmiulotteisten kuvien rakentamiseen samalla, kun diagnostinen kuvantamisratkaisu säilyy. Kliinisiin sovelluksiin kuuluvat TT-angiografia (esim. keuhkoembolian arviointiin) ja sydänkuvantaminen (esim. sepelvaltimoiden varjoainekuvaus, sepelvaltimoiden kovettuman arviointiin). Elektronisuihku-TT, toinen nopean TT:n tyyppi, voidaan myös käyttää sepelvaltimoiden kovettuman arviointiin.

TT-kuvaukset voidaan ottaa varjoaineella tai ilman. Varjoaineettomalla TT:llä voidaan havaita akuutti verenvuoto (joka näyttää kirkkaan valkoiselta) ja karakterisoida luunmurtumia. Varjoainepitoisella TT:llä käytetään suonensisäistä tai suun kautta annettavaa varjoainetta tai molempia. Suonensisäistä varjoainetta, joka on samanlainen kuin tavallisissa röntgenkuvissa, käytetään kasvainten, infektioiden, tulehdusten ja pehmytkudosvaurioiden kuvaamiseen sekä verisuoniston arviointiin, kuten epäiltyjen keuhkoembolioiden, aortan aneurysmien tai aortan dissektioiden tapauksissa. Varjoaineen erittyminen munuaisten kautta mahdollistaa urogenitaalisen järjestelmän arvioinnin. Lisätietoja varjoainereaktioista ja niiden tulkinnasta on osoitteessa:

Vatsan alueen kuvantamiseen käytetään suun kautta otettavaa varjoainetta; tämä auttaa erottamaan suolistorakenteen ympäröivästä rakenteesta. Tavanomaista suun kautta otettavaa varjoainetta, bariumjodia, voidaan käyttää, kun epäillään suolen perforaatiota (esim. trauman vuoksi); matalaa osmolaarista varjoainetta tulee käyttää, kun aspiraatioriski on suuri.

Säteilyaltistus on tärkeä seikka tietokonetomografiaa käytettäessä. Rutiininomaisen vatsan TT-kuvauksen säteilyannos on 200–300 kertaa suurempi kuin tyypillisen rintakehän röntgenkuvauksen säteilyannos. TT on nykyään yleisin keinotekoisen säteilyn lähde suurimmalle osalle väestöstä ja se muodostaa yli kaksi kolmasosaa lääketieteellisestä säteilyaltistuksesta. Tämä ihmisen altistumisen aste ei ole vähäinen; lasten elinikäisen säteilyaltistuksen riskin, jotka altistuvat nykyään TT-säteilylle, arvioidaan olevan paljon suurempi kuin aikuisten. Siksi TT-tutkimuksen tarve on punnittava huolellisesti kunkin potilaan mahdolliseen riskiin nähden.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Monileiketietokonetomografia

Monileiketietokonetomografia (monileiketietokonetomografia)

Moniriviset detektori-TT-skannerit ovat uusimman sukupolven skannereita. Röntgenputkea vastapäätä on useita rivejä detektoreita. Tämä lyhentää merkittävästi tutkimusaikaa ja parantaa kontrastin resoluutiota, mikä mahdollistaa esimerkiksi varjoaineella käsiteltyjen verisuonten selkeämmän visualisoinnin. Röntgenputkea vastapäätä olevat Z-akselin detektoririvit ovat eri levyisiä: ulompi rivi on leveämpi kuin sisempi. Tämä tarjoaa paremmat olosuhteet kuvan rekonstruoinnille tiedonkeruun jälkeen.

[ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]

Perinteisen ja spiraalitietokonetomografian vertailu

Perinteisissä TT-kuvauksissa otetaan sarja peräkkäisiä, tasaisin välein olevia kuvia tietystä kehon osasta, kuten vatsasta tai päästä. Jokaisen leikkeen jälkeen pidetään lyhyt tauko, jotta pöytä potilasta pitkin siirtyy seuraavaan ennalta määrättyyn kohtaan. Paksuus ja päällekkäisyys/leikkeiden välinen etäisyys on ennalta määrätty. Kunkin tason raakadata tallennetaan erikseen. Lyhyt tauko leikkeiden välillä antaa tajuissaan olevalle potilaalle mahdollisuuden hengittää, jolloin vältetään kuvassa näkyvät karkeat hengitysartefaktat. Tutkimus voi kuitenkin kestää useita minuutteja skannausalueesta ja potilaan koosta riippuen. On tärkeää ajoittaa kuvanotto suonensisäisen komedonoinnin jälkeen, mikä on erityisen tärkeää perfuusiovaikutusten arvioimiseksi. TT on ensisijainen menetelmä täydellisen 2D-aksiaalikuvan saamiseksi kehosta ilman luun ja/tai ilman häiriötekijöitä, kuten perinteisissä röntgenkuvissa nähdään.

Yksi- ja monirivisellä detektorijärjestelyllä varustetussa spiraalitietokonetomografiassa (MSCT) potilastutkimusdatan kerääminen tapahtuu jatkuvasti pöydän siirtämisen aikana kantolaitteeseen. Röntgenputki liikkuu potilaan ympäri kierukkamaisesti. Pöydän siirto koordinoidaan putken 360° pyörähtämiseen tarvittavaan aikaan (spiraalin nousu) – tiedonkeruu jatkuu jatkuvasti täysimääräisesti. Tällainen moderni tekniikka parantaa merkittävästi tomografiaa, koska hengityksestä johtuvat artefaktit ja kohina eivät vaikuta yksittäiseen datajoukkoon yhtä merkittävästi kuin perinteisessä tietokonetomografiassa. Yhtä raakatietokantaa käytetään eri paksuisten ja eri väleillä olevien leikkeiden rekonstruointiin. Leikkausten osittainen päällekkäisyys parantaa rekonstruktiokykyä.

Täydellisen vatsan alueen kuvantaminen kestää 1–2 minuuttia: 2 tai 3 spiraalikuvausta, joista kukin kestää 10–20 sekuntia. Aikaraja johtuu potilaan kyvystä pidättää hengitystään ja röntgenputken jäähdyttämisen tarpeesta. Kuvan rekonstruointiin tarvitaan jonkin verran lisäaikaa. Munuaisten toimintaa arvioitaessa varjoaineen annon jälkeen tarvitaan lyhyt tauko, jotta varjoaine ehtii erittyä elimistöstä.

Spiraalimenetelmän toinen tärkeä etu on kyky havaita viipaleen paksuutta pienempiä patologisia muodostumia. Pienet maksametastaasit voivat jäädä huomaamatta, jos ne eivät putoa viipaleeseen potilaan epätasaisen hengityssyvyyden vuoksi skannauksen aikana. Metastaasit havaitaan helposti spiraalimenetelmän raakadatasta, kun rekonstruoidaan päällekkäisillä leikkeillä saatuja viipaleita.

[ 8 ]

Spatiaalinen resoluutio

Kuvan rekonstruointi perustuu yksittäisten rakenteiden kontrastieroihin. Tämän perusteella luodaan kuvamatriisi, jonka visualisointialue on 512 x 512 tai enemmän kuvaelementtiä (pikseliä). Pikselit näkyvät näytöllä eri harmaasävyisinä alueina niiden vaimennuskertoimen mukaan. Itse asiassa nämä eivät ole edes neliöitä, vaan kuutioita (vokselit = tilavuuselementit), joiden pituus kehon akselin suuntaisesti vastaa viipaleen paksuutta.

Kuvanlaatu paranee pienemmillä vokseleilla, mutta tämä koskee vain spatiaalista resoluutiota; viipaleen ohentaminen edelleen heikentää signaali-kohinasuhdetta. Ohuiden viipaleiden toinen haittapuoli on potilaan lisääntynyt säteilyannos. Pienet, kaikissa kolmessa ulottuvuudessa yhtä suuret vokselit (isotrooppinen vokseli) tarjoavat kuitenkin merkittäviä etuja: monitasorekonstruktio (MPR) koronaalisessa, sagittaalisessa tai muussa projektiossa esitetään kuvassa ilman porrastettua ääriviivaa. Epätasaisten mittojen omaavien vokselien (anisotrooppisten vokselien) käyttö MPR:ssä johtaa rekonstruoidun kuvan rosoisuuteen. Esimerkiksi murtuman poissulkeminen voi olla vaikeaa.

[ 9 ], [ 10 ]

Spiraaliaskel

Spiraalin nousu kuvaa pöydän liikeastetta millimetreinä kierrosta kohden ja leikkauksen paksuutta. Hidas pöydän liike muodostaa puristetun spiraalin. Pöydän liikkeen kiihdyttäminen ilman leikkauksen paksuuden tai pyörimisnopeuden muutosta luo tilaa spiraalin leikkausten väliin.

Useimmiten spiraalin nousulla tarkoitetaan pöydän liikkeen (syötön) suhdetta portaalin pyörimisen aikana, ilmaistuna millimetreinä, kollimaatioon, joka myös ilmaistaan millimetreinä.

Koska osoittajan ja nimittäjän mitat (mm) ovat tasapainossa, kierteen nousu on dimensioton suure. MSCT:ssä niin kutsuttu volumetrinen kierteen nousu oletetaan yleensä olevan pöydän syötön suhde yhteen viipaleeseen eikä Z-akselin suuntaisten viipaleiden kokonaismäärään. Yllä käytetyssä esimerkissä volumetrinen kierteen nousu on 16 (24 mm / 1,5 mm). Kierteen nousun ensimmäiseen määritelmään on kuitenkin taipumus palata.

Uudet skannerit tarjoavat mahdollisuuden valita tutkimusalueen kraniokaudaalisen (Z-akselin) jatkeen topogrammista. Myös putken pyöritysaikaa, leikkeen kollimaatiota (ohut tai paksu leike) ja tutkimusaikaa (hengityksenpidätysväli) säädetään tarpeen mukaan. Ohjelmisto, kuten SureView, laskee sopivan spiraalin nousun, yleensä asettamalla arvon välille 0,5–2,0.

[ 11 ], [ 12 ]

Viipaleiden kollimointi: Resoluutio Z-akselin suuntaisesti

Kuvan resoluutiota (Z-akselin tai potilaan kehon akselin suuntaisesti) voidaan myös mukauttaa kollimaation avulla tiettyyn diagnostiseen tehtävään. 5–8 mm:n paksuiset viipaleet ovat täysin yhdenmukaisia tavanomaisen vatsan tutkimuksen kanssa. Pienten luunmurtumien tarkan paikantamisen tai hienovaraisten keuhkomuutosten arvioinnin edellytyksenä on kuitenkin ohuiden viipaleiden (0,5–2 mm) käyttö. Mikä määrää viipaleen paksuuden?

Termi kollimaatio määritellään ohuen tai paksun viipaleen saamiseksi potilaan kehon pituusakselia (Z-akselia) pitkin. Lääkäri voi rajoittaa röntgenputkesta tulevan säteilykeilan viuhkamaista hajaantumista kollimaattorilla. Kollimaattorin aukon koko säätelee potilaan takana oleviin ilmaisimiin osuvien säteiden kulkua leveänä tai kapeana virtana. Säteilykeilan kaventaminen parantaa spatiaalista resoluutiota potilaan Z-akselin suuntaisesti. Kollimaattori voi sijaita paitsi välittömästi putken ulostulossa, myös suoraan ilmaisimien edessä, eli potilaan "takana" röntgenlähteen sivulta katsottuna.

Kollimaattorin aukosta riippuva järjestelmä, jossa on yksi rivi detektoreita potilaan takana (yksittäinen leike), voi tuottaa 10 mm, 8 mm, 5 mm tai jopa 1 mm:n leikkeita. Hyvin ohuilla leikkeillä tehtävää TT-kuvausta kutsutaan "korkean resoluution TT:ksi" (HRCT). Jos leikkeen paksuus on alle millimetrin, sitä kutsutaan "ultrakorkean resoluution TT:ksi" (UHRCT). UHRCT:ssä, jota käytetään kallonpohjan tutkimiseen noin 0,5 mm:n viipaleilla, paljastuu hienoja murtumalinjoja, jotka kulkevat kallonpohjan tai kuuloluiden läpi tärykalvon ontelossa. Maksan osalta käytetään korkean kontrastin resoluutiota etäpesäkkeiden havaitsemiseen, mikä vaatii hieman paksumpia leikkeita.

[ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]

Ilmaisimien sijoitusjärjestelmät

Yksittäisleikespiraalitekniikan jatkokehitys johti monileike- (monispiraali)tekniikoiden käyttöönottoon, joissa käytetään yhden sijaan useita detektoririviä, jotka sijaitsevat kohtisuorassa Z-akseliin nähden röntgenlähteen vastakkaisella puolella. Tämä mahdollistaa tiedon keräämisen samanaikaisesti useista osista.

Säteilyn viuhkamaisen hajaantumisen vuoksi detektoririvien leveyksien on oltava eri leveyksiä. Detektorien järjestely on sellainen, että detektorien leveys kasvaa keskeltä reunaan päin, mikä mahdollistaa erilaiset paksuus- ja viipaleiden lukumääräyhdistelmät.

Esimerkiksi 16-leikkeen tutkimus voidaan suorittaa 16 ohuella, korkearesoluutioisella leikkeellä (Siemens Sensation 16:lla tämä on 16 x 0,75 mm:n tekniikka) tai 16 kaksinkertaisen paksuisella leikkeellä. Ilio-reisiluun ja reisiluun välisen TT-angiografian osalta on edullista saada tilavuusleike yhdessä syklissä Z-akselin suuntaisesti. Tässä tapauksessa kollimaatioleveys on 16 x 1,5 mm.

TT-skannerien kehitys ei päättynyt 16 leikkeeseen. Tiedonkeruuta voidaan nopeuttaa käyttämällä skannereita, joissa on 32 ja 64 riviä detektoreita. Suuntaus kohti ohuempia leikkeita johtaa kuitenkin potilaan suurempiin säteilyannoksiin, mikä vaatii jo nyt toteutettavissa olevia lisätoimenpiteitä säteilyaltistuksen vähentämiseksi.

Maksan ja haiman tutkimuksissa monet asiantuntijat haluavat pienentää viipaleen paksuutta 10 mm:stä 3 mm:iin kuvan terävyyden parantamiseksi. Tämä kuitenkin lisää kohinatasoa noin 80 %. Siksi kuvanlaadun ylläpitämiseksi on joko lisättävä putken virran voimakkuutta eli nostettava virran voimakkuutta (mA) 80 %:lla tai pidennettävä skannausaikaa (mAs-tulo kasvaa).

[ 16 ], [ 17 ]

Kuvan rekonstruointialgoritmi

Spiraali-TT:llä on lisäetu: kuvan rekonstruointiprosessin aikana suurinta osaa tiedosta ei itse asiassa mitata tietyssä viipaleessa. Sen sijaan viipaleen ulkopuoliset mittaukset interpoloidaan useimpien viipaleen lähellä olevien arvojen kanssa, ja niistä tulee viipalekohtaisia tietoja. Toisin sanoen: viipaleen lähellä tehdyn tiedonkäsittelyn tulokset ovat tärkeämpiä tietyn alueen kuvan rekonstruoinnissa.

Tästä seuraa mielenkiintoinen ilmiö. Potilasannos (mGy) määritellään mAs:na kierrosta kohden jaettuna kierteen nousulla, ja annos kuvaa kohden on yhtä suuri kuin mAs:a kierrosta kohden ottamatta huomioon kierteen nousua. Jos asetukset ovat esimerkiksi 150 mAs:a kierrosta kohden ja kierteen nousu on 1,5, potilasannos on 100 mAs ja annos kuvaa kohden on 150 mAs. Siksi kierukkatekniikan käyttö voi parantaa kontrastin resoluutiota valitsemalla korkean mAs-arvon. Tämä mahdollistaa kuvan kontrastin ja kudosresoluution (kuvan selkeyden) lisäämisen pienentämällä leikkeen paksuutta sekä nousun ja kierteen aikavälin pituuden valitsemisen siten, että potilasannos pienenee! Näin voidaan saada suuri määrä leikkeita lisäämättä annosta tai röntgenputken kuormitusta.

Tämä teknologia on erityisen tärkeä muunnettaessa saatua dataa 2-ulotteisiksi (sagitaalisiksi, kaarevilineaarisiksi, koronaalisiksi) tai 3-ulotteisiksi rekonstruktioiksi.

Detektoreista tulevat mittaustiedot johdetaan profiili profiililta detektorin elektroniikalle sähköisinä signaaleina, jotka vastaavat röntgensäteiden todellista vaimenemista. Sähköiset signaalit digitalisoidaan ja lähetetään sitten videoprosessorille. Tässä kuvan rekonstruoinnin vaiheessa käytetään "liukuhihnamenetelmää", joka koostuu esikäsittelystä, suodatuksesta ja käänteisestä suunnittelusta.

Esikäsittelyyn kuuluvat kaikki korjaukset, jotka tehdään hankitun datan valmistelemiseksi kuvan rekonstruointia varten. Esimerkiksi pimeävirran korjaus, lähtösignaalin korjaus, kalibrointi, jälkikorjaus, säteilykarkaisu jne. Näitä korjauksia tehdään putken ja ilmaisimien toiminnan vaihteluiden vähentämiseksi.

Suodatus käyttää negatiivisia arvoja korjaamaan käänteisen suunnittelun aiheuttamaa kuvan epäterävyyttä. Jos esimerkiksi sylinterimäinen vesifantomi skannataan ja rekonstruoidaan ilman suodatusta, sen reunat ovat erittäin epätarkkoja. Mitä tapahtuu, kun kahdeksan vaimennusprofiilia asetetaan päällekkäin kuvan rekonstruoimiseksi? Koska osa sylinteristä mitataan kahdella päällekkäisellä profiililla, saadaan tähtimuotoinen kuva todellisen sylinterin sijaan. Lisäämällä negatiivisia arvoja vaimennusprofiilien positiivisen komponentin ulkopuolelle, tämän sylinterin reunoista tulee teräviä.

Käänteisessä suunnittelussa konvoloitu skannausdata jaetaan uudelleen kaksiulotteiseksi kuvamatriisiksi, joka näyttää korruptoituneet viipaleet. Tämä tehdään profiili profiililta, kunnes kuvan rekonstruointiprosessi on valmis. Kuvamatriisia voidaan ajatella shakkilaudan tavoin, mutta se koostuu 512 x 512 tai 1024 x 1024 elementistä, joita yleisesti kutsutaan "pikseleiksi". Käänteisessä suunnittelussa jokaisella pikselillä on tarkka tiheys, joka näkyy näytöllä eri harmaan sävyinä vaaleasta tummaan. Mitä vaaleampi näytön alue on, sitä suurempi on pikselin sisällä olevan kudoksen (esim. luurakenteiden) tiheys.

[ 18 ], [ 19 ]

Jännitteen vaikutus (kV)

Kun tutkittavalla anatomisella alueella on korkea absorptiokyky (esim. pään, olkapäävyön, rinta- tai lannerangan, lantion tai yksinkertaisesti lihavan potilaan TT-kuvaus), on suositeltavaa käyttää korkeampaa jännitettä tai vaihtoehtoisesti korkeampia mA-arvoja. Valitsemalla röntgenputkeen korkean jännitteen lisäät röntgensäteilyn kovuutta. Näin röntgensäteet tunkeutuvat paljon helpommin anatomiseen alueeseen, jolla on korkea absorptiokyky. Tämän prosessin positiivinen puoli on, että potilaan kudoksiin absorboituvat säteilyn matalaenergiset komponentit vähenevät vaikuttamatta kuvantamiseen. Lasten tutkimuksissa ja KB-boluksen seurannassa voi olla suositeltavaa käyttää matalampaa jännitettä kuin vakioasetuksissa.

[ 20 ], [ 21 ], [ 22 ], [ 23 ], [ 24 ], [ 25 ]

Putkivirta (mAs)

Virta, joka mitataan milliampeerisekunteina (mAs), vaikuttaa myös potilaan saamaan säteilyannokseen. Suurikokoinen potilas tarvitsee suuremman virran putkessa hyvän kuvan saamiseksi. Näin ollen lihavampi potilas saa suuremman säteilyannoksen kuin esimerkiksi huomattavasti pienempi lapsi.

Alueet, joiden luusto absorboi ja sirottaa säteilyä enemmän, kuten olkavyö ja lantio, vaativat suurempaa putkivirtaa kuin esimerkiksi kaula, hoikan henkilön vatsa tai jalat. Tätä riippuvuutta hyödynnetään aktiivisesti säteilysuojelussa.

Skannausaika

Lyhin mahdollinen skannausaika tulisi valita, erityisesti vatsan ja rintakehän alueilla, joissa sydämen supistukset ja suoliston peristaltiikka voivat heikentää kuvanlaatua. TT-kuvantamisen laatu paranee myös vähentämällä potilaan tahattomien liikkeiden todennäköisyyttä. Toisaalta pidemmät skannausajat voivat olla tarpeen riittävän tiedon keräämiseksi ja spatiaalisen resoluution maksimoimiseksi. Joskus pidennettyjä skannausaikoja ja pienempää virtaa käytetään tarkoituksella röntgenputken käyttöiän pidentämiseksi.

[ 26 ], [ 27 ], [ 28 ], [ 29 ], [ 30 ]

3D-rekonstruktio

Koska spiraalitomografia kerää tietoa potilaan koko kehon alueelta, murtumien ja verisuonten visualisointi on parantunut merkittävästi. Käytössä on useita erilaisia 3D-rekonstruktiotekniikoita:

[ 31 ], [ 32 ], [ 33 ], [ 34 ], [ 35 ]

Maksimaalisen intensiteetin projektio (MIP)

MIP on matemaattinen menetelmä, jossa hyperintensiivisiä vokseleita erotetaan 2D- tai 3D-datajoukosta. Vokselit valitaan eri kulmista hankitusta datajoukosta ja projisoidaan sitten 2D-kuvina. 3D-efekti saadaan muuttamalla projisointikulmaa pienin askelin ja visualisoimalla sitten rekonstruoitu kuva nopeasti peräkkäin (eli dynaamisessa katselutilassa). Tätä menetelmää käytetään usein varjoaineella tehostetussa verisuonten kuvantamisessa.

[ 36 ], [ 37 ], [ 38 ], [ 39 ], [ 40 ]

Monitasoinen rekonstruktio (MPR)

Tämä tekniikka mahdollistaa kuvien rekonstruoinnin missä tahansa projektiossa, olipa se sitten koronaalinen, sagittaalinen tai kaareva. MPR on arvokas työkalu murtumien diagnostiikassa ja ortopediassa. Esimerkiksi perinteiset aksiaaliset viipaleet eivät aina anna täydellistä tietoa murtumista. Hyvin ohut murtuma ilman fragmenttien siirtymistä tai kortikaalisen levyn vaurioita voidaan havaita tehokkaammin MPR:n avulla.

[ 41 ], [ 42 ]

Surface Shaded -näyttö, SSD

Tämä menetelmä rekonstruoi elimen tai luun pinnan, joka on määritelty tietyn kynnysarvon yläpuolella Hounsfield-yksiköissä. Kuvakulman valinta sekä hypoteettisen valonlähteen sijainti ovat avainasemassa optimaalisen rekonstruktion saavuttamiseksi (tietokone laskee ja poistaa kuvasta varjoalueet). Luun pinta näyttää selvästi MPR:n osoittaman distaalisen sädeluun murtuman.

3D-SSD:tä käytetään myös kirurgisessa suunnittelussa, kuten traumaattisen selkärangan murtuman tapauksessa. Kuvakulmaa muuttamalla on helppo havaita rintarangan kompressiomurtuma ja arvioida nikamien välisten aukkojen kunto. Jälkimmäistä voidaan tutkia useissa eri projektioissa. Sagittaalinen MPR näyttää luunpalasen, joka on siirtynyt selkäydinkanavaan.

TT-kuvien lukemisen perussäännöt

• Anatominen suuntautuminen

Näytön kuva ei ole vain anatomisten rakenteiden kaksiulotteinen esitys, vaan se sisältää tietoa röntgensäteiden keskimääräisestä kudosabsorptiosta, jota edustaa 512 x 512 elementin (pikselin) matriisi. Leikkaavalla kuvalla on tietty paksuus (dS ₎, ja se on saman kokoisten kuutiomuotoisten elementtien (vokselien) summa, jotka on yhdistetty matriisiksi. Tämä tekninen ominaisuus on osittaistilavuusvaikutuksen perusta, jota selitetään alla. Saatuja kuvia katsotaan yleensä alhaalta päin (kaudaalisesta puolelta). Siksi potilaan oikea puoli on kuvassa vasemmalla ja päinvastoin. Esimerkiksi vatsaontelon oikealla puoliskolla sijaitseva maksa on kuvan vasemmalla puolella. Ja vasemmalla puolella sijaitsevat elimet, kuten mahalaukku ja perna, näkyvät oikealla olevassa kuvassa. Kehon etupinta, tässä tapauksessa vatsaontelon etuseinämänä, on määritelty kuvan yläosassa, ja takapinta selkärankoineen on alaosassa. Samaa kuvanmuodostusperiaatetta käytetään perinteisessä röntgenkuvauksessa.

• Osittaisen äänenvoimakkuuden vaikutukset

Radiologi määrittää viipaleen paksuuden (dS ₎. Rinta- ja vatsaonteloiden tutkimiseen valitaan yleensä 8–10 mm ja kallon, selkärangan, silmäkuoppien ja ohimoluiden pyramidien tutkimiseen 2–5 mm. Siksi rakenteet voivat täyttää koko viipaleen paksuuden tai vain osan siitä. Vokselivärjäytymisen intensiteetti harmaaskaalalla riippuu kaikkien sen komponenttien keskimääräisestä vaimennuskertoimesta. Jos rakenteella on sama muoto koko viipaleen paksuuden alueella, se näkyy selvästi erottuvana, kuten vatsa-aortan ja alaonttolaskimon tapauksessa.

Osittaisen tilavuuden vaikutus syntyy, kun rakenne ei peitä koko viipaleen paksuutta. Esimerkiksi jos viipale sisältää vain osan nikamasolmukkeesta ja osan välilevystä, niiden ääriviivat ovat epäselvät. Sama havaitaan, kun elin kapenee viipaleen sisällä. Tämä on syynä munuaisten napojen, sappirakon ja virtsarakon ääriviivojen huonoon selkeyteen.

• Nodulaaristen ja putkimaisten rakenteiden välinen ero

On tärkeää pystyä erottamaan suurentuneet ja patologisesti muuttuneet imusolmukkeet poikkileikkaukseen kuuluvista verisuonista ja lihaksista. Tämän tekeminen yhdestä leikkeestä voi olla erittäin vaikeaa, koska näillä rakenteilla on sama tiheys (ja sama harmaan sävy). Siksi on aina tarpeen analysoida vierekkäisiä, kranio- ja kaudaalisesti sijaitsevia osioita. Määrittämällä, kuinka monessa leikkeessä tietty rakenne on näkyvissä, on mahdollista ratkaista dilemma siitä, näemmekö suurentuneen solmun vai enemmän tai vähemmän pitkän putkimaisen rakenteen: imusolmuke määritetään vain yhdessä tai kahdessa leikkeessä eikä sitä visualisoida vierekkäisissä leikkeissä. Aortta, alaonttolaskimo ja lihakset, kuten suoliluun ja lannerangan alue, näkyvät koko kraniokaudaalisessa kuvasarjassa.

Jos epäillään suurentunutta nodulaarista muodostumaa yhdellä alueella, lääkärin tulee välittömästi verrata vierekkäisiä osia selvittääkseen selvästi, onko tämä "muodostelma" poikkileikkaukseltaan vain verisuoni vai lihas. Tämä taktiikka on hyvä myös siksi, että se mahdollistaa yksityisen tilavuuden vaikutuksen nopean selvittämisen.

• Densitometria (kudostiheyden mittaus)

Jos ei esimerkiksi tiedetä, onko pleuraontelossa oleva neste effuusiota vai verta, sen tiheyden mittaaminen helpottaa erotusdiagnoosia. Samoin densitometriaa voidaan käyttää maksan tai munuaisten parenkyymin fokaalisten leesioiden tutkimuksessa. Yhden vokselin arvioinnin perusteella ei kuitenkaan suositella johtopäätösten tekemistä, koska tällaiset mittaukset eivät ole kovin luotettavia. Luotettavuuden parantamiseksi on tarpeen laajentaa "kiinnostavaa aluetta", joka koostuu useista vokseleista fokaalisessa leesiossa, missä tahansa rakenteessa tai nestetilavuudessa. Tietokone laskee keskimääräisen tiheyden ja keskihajonnan.

Erityistä varovaisuutta on noudatettava, jotta kovettumisartefaktoja tai osittaisia tilavuusvaikutuksia ei jää huomaamatta. Jos leesio ei ulotu koko viipaleen paksuuden poikki, tiheysmittaus sisältää viereiset rakenteet. Leesion tiheys mitataan oikein vain, jos se täyttää koko viipaleen paksuuden (dS ₎. Tässä tapauksessa on todennäköisempää, että mittaus koskee itse leesiota eikä viereisiä rakenteita. Jos dS on suurempi kuin leesion halkaisija, kuten pienen leesion tapauksessa, tämä johtaa osittaiseen tilavuusvaikutukseen millä tahansa skannaustasolla.

• Erilaisten kankaiden tiheystasot

Nykyaikaiset laitteet pystyvät kattamaan 4096 harmaasävyä, jotka edustavat eri tiheystasoja Hounsfield-yksiköissä (HU). Veden tiheydeksi otettiin mielivaltaisesti 0 HU ja ilman tiheydeksi -1000 HU. Näyttö voi näyttää enintään 256 harmaasävyä. Ihmissilmä pystyy kuitenkin erottamaan vain noin 20. Koska ihmisen kudostiheyksien spektri ulottuu näitä melko kapeita rajoja laajemmalle, on mahdollista valita ja säätää kuvaikkunaa siten, että vain halutun tiheysalueen kudokset ovat näkyvissä.

Ikkunan keskimääräinen tiheystaso tulisi asettaa mahdollisimman lähelle tutkittavien kudosten tiheystasoa. Keuhkoa on sen lisääntyneen ilmavuuden vuoksi parasta tutkia ikkunassa, jossa on alhaiset HU-asetukset, kun taas luukudoksen ikkunatasoa tulisi nostaa merkittävästi. Kuvan kontrasti riippuu ikkunan leveydestä: kavennettu ikkuna on kontrastisempi, koska 20 harmaan sävyä peittävät vain pienen osan tiheysasteikosta.

On tärkeää huomata, että lähes kaikkien parenkyymielinten tiheystaso on kapeissa rajoissa 10 ja 90 HU:n välillä. Keuhkot ovat poikkeus, joten kuten edellä mainittiin, on asetettava erityiset ikkunaparametrit. Verenvuotojen osalta on otettava huomioon, että äskettäin hyytyneen veren tiheystaso on noin 30 HU korkeampi kuin tuoreen veren. Tiheys laskee sitten jälleen vanhan verenvuodon alueilla ja trombin lyysialueilla. Eksudaattia, jonka proteiinipitoisuus on yli 30 g/l, ei ole helppo erottaa transudaatista (jonka proteiinipitoisuus on alle 30 g/l) vakioikkuna-asetuksilla. Lisäksi on sanottava, että suuri tiheyden päällekkäisyys esimerkiksi imusolmukkeissa, pernassa, lihaksissa ja haimassa tekee kudosidentiteetin määrittämisen mahdottomaksi pelkästään tiheysarvioinnin perusteella.

Yhteenvetona on todettava, että normaalit kudostiheysarvot vaihtelevat myös yksilöiden välillä ja muuttuvat verenkierrossa ja elimessä olevien varjoaineiden vaikutuksesta. Jälkimmäinen näkökohta on erityisen tärkeä urogenitaalisen järjestelmän tutkimuksessa ja koskee varjoaineiden laskimonsisäistä antoa. Tässä tapauksessa varjoaine alkaa nopeasti erittyä munuaisten kautta, mikä johtaa munuaiskudoksen tiheyden kasvuun kuvauksen aikana. Tätä vaikutusta voidaan käyttää munuaisten toiminnan arviointiin.

• Tutkimuksen dokumentointi eri ikkunoissa

Kun kuva on otettu, se on siirrettävä filmille (tehtävä paperikopio) tutkimuksen dokumentoimiseksi. Esimerkiksi rintakehän välikarsinan ja pehmytkudosten kuntoa arvioitaessa ikkuna asetetaan siten, että lihakset ja rasvakudos näkyvät selvästi harmaan sävyissä. Tässä tapauksessa käytetään pehmytkudosikkunaa, jonka keskipiste on 50 HU ja leveys 350 HU. Tämän seurauksena kudokset, joiden tiheys on -125 HU (50-350/2) - +225 HU (50+350/2), esitetään harmaana. Kaikki kudokset, joiden tiheys on alle -125 HU, kuten keuhkot, näkyvät mustina. Kudokset, joiden tiheys on yli +225 HU, ovat valkoisia, eikä niiden sisäinen rakenne ole erilaistunut.

Jos keuhkoparenkyymiä on tarpeen tutkia esimerkiksi silloin, kun nodulaariset muodostumat on suljettu pois, ikkunan keskikohtaa tulee pienentää arvoon -200 HU ja leveyttä suurentaa (2000 HU). Tätä ikkunaa (keuhkoikkunaa) käytettäessä matalatiheyksiset keuhkorakenteet erottuvat paremmin.

Aivojen harmaan ja valkean aineen välisen kontrastin maksimaalisen saavuttamiseksi tulisi valita erityinen aivoikkuna. Koska harmaan ja valkean aineen tiheydet eroavat toisistaan vain hieman, pehmytkudosikkunan tulisi olla hyvin kapea (80–100 HU) ja kontrastiltaan voimakas, ja sen keskipisteen tulisi olla aivokudoksen tiheysarvojen (35 HU) keskellä. Tällaisilla asetuksilla kallon luita ei voida tutkia, koska kaikki yli 75–85 HU:n tiheydellä varustetut rakenteet näyttävät valkoisilta. Siksi luuikkunan keskipisteen ja leveyden tulisi olla huomattavasti korkeammat – noin +300 HU ja 1500 HU. Takaraivon luun etäpesäkkeet näkyvät vain luuikkunaa käytettäessä, mutta eivät aivoikkunaa. Toisaalta aivot ovat käytännössä näkymätöntä luuikkunassa, joten pienet aivoaineen etäpesäkkeet eivät ole havaittavissa. Nämä tekniset yksityiskohdat tulisi aina muistaa, koska useimmissa tapauksissa kaikkien ikkunoiden kuvat eivät siirry filmille. Tutkimuksen suorittava lääkäri tarkastelee kuvia näytöllä kaikissa ikkunoissa, jotta tärkeät patologian merkit eivät jää huomaamatta.

[ 43 ], [ 44 ], [ 45 ]