Современные методы лучевой диагностики больного

Это обусловлено использованием методов исследования, основанных на высоких технологиях с применением широкого спектра электромагнитных и ультразвуковых (УЗ) колебаний.

На сегодняшний день не менее 85 % клинических диагнозов устанавливается или уточняется с помощью различных методов лучевого исследования. Данные методы успешно применяются для оценки эффективности различных видов терапевтического и хирургического лечения, а также при динамическом наблюдении за состоянием больных в процессе реабилитации.

Лучевая диагностика включает следующий комплекс методов исследования:

• традиционная (стандартная) рентгенодиагностика;
• рентгеновская компьютерная томография (РКТ);
• магнитно-резонансная томография (МРТ);
• УЗИ, ультразвуковая диагностика (УЗД);
• радиснуклидная диагностика;
• тепловидение (термография);
• интервенционная радиология.

Безусловно, с течением времени перечисленные методы исследования будут пополняться новыми способами лучевой диагностики. Данные разделы лучевой диагностики представлены в одном ряду неслучайно. Они имеют единую семиотику, в которой ведущим признаком болезни является «теневой образ».

Иными словами, лучевую диагностику объединяет скиалогия (skia — тень, logos — учение). Это особый раздел научных знаний, изучающий закономерности образования теневого изображения и разрабатывающий правила определения строения и функции органов в норме и при наличии патологии.

Логика клинического мышления в лучевой диагностике основана на правильном проведении скиалогического анализа. Он включает в себя подробную характеристику свойств теней: их положение, количество, величину, форму, интенсивность, структуру (рисунка), характер контуров и смещаемости. Перечисленные характеристики определяются четырьмя законами скиалогии:

1. закон абсорбции (определяет интенсивность тени объекта в зависимости от его атомного состава, плотности, толщины, а также характера самого рентгеновского излучения);
2. закон суммации теней (описывает условия формирования образа за счет суперпозиции теней сложного трехмерного объекта на плоскость);
3. проекционный закон (представляет построение теневого образа с учетом того, что пучок рентгеновского излучения имеет расходящийся характер, и его сечение в плоскости приемника всегда больше, чем на уровне исследуемого объекта);
4. закон тангенциалъности (определяет контурность получаемого образа).

Формируемое рентгеновское, ультразвуковое, магнитно-резонансное (MP) или другое изображение является объективным и отражает истинное морфо-функциональное состояние исследуемого органа. Трактовка врачом-специали-стом полученных данных — этап субъективного познания, точность которого зависит от уровня теоретической подготовки исследующего, способности к клиническому мышлению и опыта.

Традиционная рентгенодиагностика

Для выполнения стандартного рентгенологического исследования необходимы три составляющих:

• источник рентгеновского излучения (рентгеновская трубка);
• объект исследования;
• приемник (преобразователь) излучения.

Все методики исследования отличаются друг от друга только приемником излучения, в качестве которого используются: рентгеновская пленка, флюоресцирующий экран, полупроводниковая селеновая пластина, дозиметрический детектор.

На сегодняшний день в качестве приемника излучения основной является та или иная система детекторов. Таким образом, традиционная рентгенография целиком переходит на цифровой (дигитальный) принцип получения изображений.

Основными преимуществами традиционных методик рентгенодиагностики являются их доступность практически во всех лечебных учреждениях, высокая пропускная способность, относительная дешевизна, возможность многократных исследований, в том числе и в профилактических целях. Наибольшую практическую значимость представленные методики имеют в пульмонологии, остеологии, гастроэнтерологии.

Рентгеновская компьютерная томография

Прошло три десятилетия с того момента, как в клинической практике стала применяться РКТ. Вряд ли авторы этого метода, А. Кормак и Г. Хаунсфилд, получившие в 1979 г. Нобелевскую премию за его разработку, могли предположить, насколько быстрым окажется рост их научных идей и какую массу вопросов поставит это изобретение перед врачами-клиницистами.

Каждый компьютерный томограф состоит из пяти основных функциональных систем:

1. специальный штатив, называемый гентри, в котором находятся рентгеновская трубка, механизмы для формирования узкого пучка излучения, дозиметрические детекторы, а также система сбора, преобразования и передачи импульсов на электронно-вычислительную машину (ЭВМ). В центре штатива располагается отверстие, куда помещается пациент;
2. стол для пациента, который перемещает пациента внутри гентри;
3. ЭВМ-накопитель и анализатор данных;
4. пульт управления томографом;
5. дисплей для визуального контроля и анализа изображения.

Различий в конструкциях томографов обусловлены, прежде всего, выбором способа сканирования. К настоящему времени имеется пять разновидностей (поколений) рентгеновских компьютерных томографов. Сегодня основной парк данных аппаратов представлен приборами со спиральным принципом сканирования.

Принцип работы рентгеновского компьютерного томографа заключается в том, что интересующий врача участок тела человека сканируется узким пучком рентгендвского излучения. Специальные детекторы измеряют степень его ослабления, сравнивая число фотонов на входе и выходе из исследуемого участка тела. Результаты измерения передаются в память ЭВМ, и по ним, в соответствии с законом абсорбции, вычисляются коэффициенты ослабления излучения для каждой проекции (их число может составлять от 180 до 360). В настоящее время для всех тканей и органов в норме, а также для ряда патологических субстратов разработаны коэффициенты абсорбции по шкале Хаунсфилда. Точкой отсчета в этой шкале является вода, коэффициент поглощения которой принят за ноль. Верхняя граница шкалы (+1000 ед. HU) соответствует поглощению рентгеновских лучей кортикальным слоем кости, а нижняя (-1000 ед. HU) — воздухом. Ниже в качестве примера приведены некоторые коэффициенты абсорбции для различных тканей организма и жидкостей.

Получение точной количественной информации не только о размерах, пространственном расположении органов, но и о плотностных характеристиках органов и тканей — важнейшее преимущество РКТ перед традиционными методиками.

При определении показаний к применению РКТ приходится учитывать значительное число различных, порой взаимоисключающих факторов, находя компромиссное решение в каждом конкретном случае. Вот некоторые положения, определяющие показания для данного вида лучевого исследования:

• метод является дополнительным, целесообразность его применения зависит от результатов, полученных на этапе первичного клинико-рентгенологического исследования;
• целесообразность компьютерной томографии (КТ) уточняется при сравнении ее диагностических возможностей с другими, в том числе и нелучевыми, методиками исследования;
• на выбор РКТ влияет стоимость и доступность этой методики;
• следует учитывать, что применение КТ связано с лучевой нагрузкой на пациента.

Диагностические возможности КТ, несомненно, будут расширяться по мере совершенствования аппаратуры и программного обеспечения, позволяющих выполнять исследования в условиях реального времени. Возросло ее значение при рентгенохирургических вмешательствах как инструмента контроля во время операции. Построены и начинают применяться в клинике компьютерные томографы, которые можно разместить в операционной, реанимации или палате интенсивной терапии.

Мультиспиральная компьютерная томография (МСКТ) — методика, отличающаяся от спиральной тем, что за один оборот рентгеновской трубки получается не один, а целая серия срезов (4, 16, 32, 64, 256, 320). Диагностическими преимуществами являются возможность выполнения томографии легких на одной задержке дыхания в любую из фаз вдоха и выдоха, а следовательно, отсутствие «немых» зон при исследовании подвижных объектов; доступность построения различных плоскостных и объемных реконструкций с высоким разрешением; возможность выполнения МСКТ-ангиографии; выполнение виртуальных эндоскопических исследований (бронхографии, колоноскопии, ангиоскопии).

Магнитно-резонансная томография

МРТ — один из новейших методов лучевой диагностики. Он основан на явлении так называемого ядерно-магнитного резонанса. Суть его заключается в том, что ядра атомов (прежде всего водорода), помещенные в магнитное поле, поглощают энергию, а затем способны испускать ее во внешнюю среду в виде радиоволн.

Основными компонентами MP-томографа являются:

• магнит, обеспечивающий достаточно высокую индукцию поля;
• радиопередатчик;
• приемная радиочастотная катушка;
• ЭВМ.

На сегодняшний день активно развиваются следующие направления МРТ:

1. МР-спектроскопия;
2. МР-ангиография;
3. использование специальных контрастных веществ (парамагнитных жидкостей).

Большинство MP-томографов настроено на регистрацию радиосигнала ядер водорода. Именно поэтому МРТ нашла наибольшее применение в распознавании заболеваний органов, которые содержат большое количество воды. И напротив, исследование легких и костей является менее информативным, чем, например, РКТ.

Исследование не сопровождается радиоактивным облучением пациента и персонала. Об отрицательном (с биологической точки зрения) воздействии магнитных полей с индукцией, которая применяется в современных томографах, достоверно пока ничего не известно. Определенные ограничения использования МРТ необходимо учитывать, выбирая рациональный алгоритм лучевого обследования больного. К ним относится эффект «затягивания» в магнит металлических предметов, что может вызвать сдвиг металлических имплантатов в теле пациента. В качестве примера можно привести металлические клипсы на сосудах, сдвиг которых может повлечь кровотечение, металлические конструкции в костях, позвоночнике, инородные тела в глазном яблоке и др. Работа искусственного водителя ритма сердца при МРТ также может быть нарушена, поэтому обследование таких больных не допускается.

Ультразвуковая диагностика

У ультразвуковых приборов имеется одна отличительная особенность. УЗ-дат-чик является одновременно и генератором, и приемником высокочастотных колебаний. Основа датчика — пьезоэлектрические кристаллы. Они обладают двумя свойствами: подача электрических потенциалов на кристалл приводит к его механической деформации с той же частотой, а механическое сжатие его от отраженных волн генерирует электрические импульсы. В зависимости от цели исследования, используют различные типы датчиков, которые различаются по частоте формируемого УЗ-луча, своей форме и предназначению (трансабдоминальные, внутриполостные, интраоперационные, внутрисосудистые).

Все методики УЗИ подразделяют на три группы:

• одномерное исследование (эхография в А-режиме и М-режиме);
• двухмерное исследование (ультразвуковое сканирование — В-режим);
• допплерография.

Каждая из вышеперечисленных методик имеет свои варианты и применяется в зависимости от конкретной клинической ситуации. Так, например, М-режим особенно популярен в кардиологии. Ультразвуковое сканирование (В-режим) широко используется при исследовании паренхиматозных органов. Без доппле-рографии, позволяющей определить скорость и направление тока жидкости, невозможно детальное исследование камер сердца, крупных и периферических сосудов.

УЗИ практически не имеет противопоказаний, так как считается безвредным для больного.

За последнее десятилетие данный метод претерпел небывалый прогресс, и поэтому целесообразно отдельно выделить новые перспективные направления развития этого раздела лучевой диагностики.

Цифровая УЗД предполагает использование цифрового преобразователя изображения, что обеспечивает повышение разрешающей способности аппаратов.

Трехмерная и объемная реконструкции изображений повышают диагностическую информативность за счет лучшей пространственно-анатомической визуализации.

Использование контрастных препаратов позволяет повысить эхогенность исследуемых структур и органов и достичь лучшей их визуализации. К таким препаратам относят «Эховист» (микропузырьки газа, введенные в глюкозу) и «Эхоген» (жидкость, из которой уже после введения ее в кровь выделяются микропузырьки газа).

Цветное допплеровское картирование, при котором неподвижные объекты (например, паренхиматозные органы) отображаются оттенками серой шкалы, а сосуды — в цветной шкале. При этом оттенок цвета соответствует скорости и направлению кровотока.

Интрасосудистые УЗИ не только позволяют оценить состояние сосудистой стенки, но и при необходимости выполнить лечебное воздействие (например, раздробить атеросклеротическую бляшку).

Несколько обособленно в УЗД стоит метод эхокардиографии (ЭхоКГ). Это наиболее широко применяемый метод неинвазивной диагностики заболеваний сердца, основанный на регистрации отраженного УЗ-луча от движущихся анатомических структур и реконструкции изображения в реальном масштабе времени. Различают одномерную ЭхоКГ (М-режим), двухмерную ЭхоКГ (В-режим), чреспищеводное исследование (ЧП-ЭхоКГ), допплеровскую ЭхоКГ с применением цветного картирования. Алгоритм применения этих технологий эхокардиографии позволяет получить достаточно полную информацию об анатомических структурах и о функции сердца. Становится возможным изучить стенки желудочков и предсердий в различных сечениях, неинвазивно оценить наличие зон нарушений сократимости, обнаружить клапанную регургитацию, изучить скорости потока крови с расчетом сердечного выброса (СВ), площади клапанного отверстия, а также целый ряд других параметров, имеющих важное значение, особенно в изучении пороков сердца.

Радионуклидная диагностика

Все методики радионуклидной диагностики основаны на использовании так называемых радиофармацевтических препаратов (РФП). Они представляют собой некое фармакологическое соединение, имеющее свою «судьбу», фармакокинетику в организме. Причем каждая молекула этого фармсоединения помечена гамма-излучающим радионуклидом. Однако РФП — не всегда химическое вещество. Это может быть и клетка, например эритроцит, меченный гамма-излучателем.

Существует множество радиофармпрепаратов. Отсюда и многообразие методических подходов в радионуклидной диагностике, когда применение определенного РФП диктует и конкретную методику исследования. Разработка новых и совершенствование используемых РФП - основное направление развития современной радионуклидной диагностики.

Если рассматривать классификацию методик радионуклидного исследования с точки зрения технического обеспечения, то можно выделить три группы методик.

Радиометрия. Информация представляется на дисплее электронного блока в виде цифр и сравнивается с условной нормой. Обычно таким образом исследуются медленно протекающие физиологические и патофизиологические процессы в организме (например, йод-поглотительная функция щитовидной железы).

Радиография (гамма-хронография) применяется ,для изучения быстропротекающих процессов. Например, прохождение крови с введенным РФП по камерам сердца (радиокардиография), выделительная функция почек (радиоренография) и т. д. Информация представляется в виде кривых, обозначающихся как кривые «активность — время».

Гамма-томография — методика, предназначенная для получения изображения органов и систем организма. Представлена четырьмя основными вариантами:

1. Сканирование. Сканер позволяет, построчно пройдя над исследуемой областью, произвести радиометрию в каждой точке и нанести информацию на бумагу в виде штрихов различного цвета и частоты. Получается статическое изображение органа.
2. Сцинтиграфия. Быстродействующая гамма-камера позволяет проследить в динамике практически все процессы прохождения и накопления РФП в организме. Гамма-камера может получать информацию очень быстро (с частотой до 3 кадров в 1 с), поэтому становится возможным динамическое наблюдение. Например, исследование сосудов (ангиосцинтиграфия).
3. Однофотонная эмиссионная компьютерная томография. Вращение блока детекторов вокруг объекта позволяет получить срезы исследуемого органа, что существенно повышает разрешающую способность гамма-томографии.
4. Позитронная эмиссионная томография. Самый молодой способ основанный на применении РФП, меченных позитрон-излучающими радионуклидами. При их введении в организм происходит взаимодействие позитронов с ближайшими электронами (аннигиляция), в результате чего «рождаются» два гамма-кванта, разлетающиеся противоположно под углом 180°. Это излучение регистрируется томографами по принципу «совпадения» с очень точными топическими координатами.

Новым в развитии радионуклидной диагностики является появление совмещенных аппаратных систем. Сейчас в клинической практике начинает активно применяться совмещенный позитронно-эмиссионный и компьютерный томограф (ПЭТ/КТ). При этом за одну процедуру выполняется и изотопное исследование, и КТ. Одновременное получение точной структурно-анатомической информации (при помощи КТ) и функциональной (с помощью ПЭТ) существенно расширяет диагностические возможности, прежде всего в онкологии, кардиологии, неврологии и нейрохирургии.

Отдельное место в радионуклидной диагностике занимает метод радиоконкурентного анализа (радионуклидная диагностика in vitro). Одним из перспективных направлений метода радионуклидной диагностики является поиск в организме человека так называемых онкомаркеров для ранней диагностики в онкологии.

Термография

Методика термографии основана на регистрации естественного теплового излучения тела человека специальными детекторами-тепловизорами. Наиболее распространена дистанционная инфракрасная термография, хотя в настоящее время разработаны методики термографии не только в инфракрасном, но и в миллиметровом (мм) и дециметровом (дм) диапазонах длин волн.

Основным недостатком метода служит его малая специфичность по отношению к различным заболеваниям.

Интервенционная радиология

Современное развитие методик лучевой диагностики позволило использовать их не только для распознавания болезней, но и для выполнения (не прерывая исследования) необходимых лечебных манипуляций. Данные методы также называют малоинвазивной терапией или малоинвазивной хирургией.

Основными направлениями интервенционной радиологии являются:

1. Рентгеноэндоваскулярная хирургия. Современные ангиографические комплексы высокотехнологичны и позволяют врачу-специалисту суперселективно достичь любого сосудистого бассейна. Становятся возможными такие вмешательства, как баллонная ангиопластика, тромбэктомия, эмболизация сосудов (при кровотечениях, опухолях), длительная регионарная инфузия и др.
2. Экстравазальные (внесосудистые) вмешательства. Под контролем рентгенотелевидения, компьютерной томографии, ультразвука стало возможным выполнение дренирования абсцессов и кист в различных органах, осуществление эндобронхиального, эндобилиарного, эндоуринального и других вмешательств.
3. Аспирационная биопсия под лучевым контролем. Ее используют для установления гистологической природы внутригрудных, абдоминальных, мягкотканевых образований у больных.