Принципы последовательного и спирального режима сканирования компьютерной томографии (КТ)
При последовательном режиме сканирования получение изображений происходит на одном уровне, и, как только собрано достаточно данных для реконструкции изображения, стол смещается для получения изображений на другом уровне (обычно в ходе следующего сердечного цикла).
Спиральный режим способен быстрее охватывать большие объемы. Гентри (подвижная кольцевая, как правило, часть томографического аппарата, содержащая сканирующее оборудование, или система многопольного ротационного облучения лежащего пациента) вращается постоянно, сбор данных идет непрерывно, а стол движется с постоянной скоростью. После получения данных изображения могут быть ретроспективно реконструированы на любом уровне.
Для реконструкции изображения на заданном уровне необходимо определенное количество снимков этой плоскости под разными углами. В связи с отсутствием полного вращения трубки, относительного любой плоскости, рентгеновские данные каждого проекционного угла интерполируются по предшествующему и последующему витку вращения трубки.
(А) Последовательное сканирование. Сбор данных осуществляется при стабильном положении стола с пациентом, источник рентгеновского излучения и датчики расположены по кругу.
После того как собрано достаточное количество данных для реконструкции изображения, рентгеновская трубка отключается, стол продвигается, и сбор данных происходит на другом уровне.
С помощью МДКТ можно получать несколько (от 4 до 16) изображений срезов при одной позиции стола.
Обычно продвижение стола с пациентом и получение изображений синхронизированы с ЭКГ так, что каждые очередные данные получают в соответствующую фазу сердечного цикла.
(Б) Спиральное сканирование. Сбор данных производится непрерывно, рентгеновская трубка и датчики находятся в постоянном движении.
Одновременно с постоянной скоростью продвигается стол с пациентом. Таким образом, трубка и датчики двигаются по спиральной (или винтообразной) траектории по отношению к пациенту.
(В) Реконструкция изображения при спиральной КТ. Для реконструкции изображения на заданном уровне необходимо определенное количество снимков этой плоскости, полученных под различными углами.
Поскольку трубка не осуществляет полного вращения, относительного любой плоскости, рентгеновские показатели каждого проекционного угла интерполируются по предшествующему и последующему витку вращения трубки.
а) Частичная реконструкция сканирования. Одним из главных предварительных условий визуализации сердца является высокое временное разрешение (короткий период получения визуализации). У современных аппаратов период вращения гентри < 500 мсек, но из-за высокой частоты сердцебиений даже получение данных с окном в 500 мсек будет недостаточно быстрым для уверенного уменьшения артефактов движения сердца при реконструкции изображений. Однако не обязательно для реконструкции изображения использовать результаты полного цикла вращения (360°).
Показатели частично дублируются (например, поглощение рентгеновских лучей при прохождении со спины к передней части тела и обратно одинаково). Для восстановления одного полного изображения поперечного сечения тела необходимы данные проекций со 180° плюс ширина угла веерного пучка, исходящего из рентгеновской трубки (~ 50° для большинства производимых моделей). Процедуру реконструкции изображения но проекциям менее чем 360° называют частичной реконструкцией.
Наиболее часто используют алгоритмы визуализации сердца с применением рентгеновских данных, полученных с дуги в 180° (плюс угол веерного пучка), которые известны как процедура реконструкции половинного изображения. При подобной технике реконструкции временное разрешение, равное времени полуоборота гентри, может быть достигнуто в центре поля сканирования.
Для МДКТ характерна более продвинутая система частичной реконструкции изображения с использованием результатов, полученных при менее чем 180° вращения трубки (процедура мультисегментной реконструкции). Для заполнения пропусков и обеспечения сведений об отсутствующих проекционных углах при реконструкции изображения определенного слоя используются показатели, полученные во время последующего сокращения сердца другим детектором и соотнесенные с определенной фазой сердечного цикла на одновременно регистрируемой ЭКГ.
Несмотря на то что теоретически лучшее временное разрешение может быть достигнуто при реконструкции изображения более узкого сегмента сердечного цикла, необходимость совмещать несколько следующих один за другим сердечных циклов является значительным недостатком такого подхода. То, что сердце не всегда возвращается на одну и ту же позицию при переходе от одного цикла к другому, ухудшает качество изображения. Таким образом, преимущества метода мультисегментной реконструкции над реконструкцией половинного изображения до настоящего времени не выявлены.
Для реконструкции одного томографического изображения необходимы рентгеновские данные проекций со 180°.
При КТ сердца данные, используемые для реконструкции изображения, синхронизируются с ЭКГ пациента для того, чтобы убедиться, что все они относятся к одной и той же фазе сердечного цикла.
(А) При алгоритме реконструкции половинного изображения показатели одного томографического изображения собираются в течение поворота рентгеновской трубки на 180° так,
что временнбе разрешение соответствует времени полуоборота гентри.
(Б) При мультисегментной реконструкции используются данные, полученные за несколько сокращений сердца (в данном случае — за три),
чтобы восстановить проекции со 180° для реконструкции изображения поперечного сечения заданного среза.
Временное разрешение (ширина временного окна для реконструкции изображения каждого сердечного цикла) может быть значительно меньше,
чем для реконструкции половинного изображения, но это зависит от взаимосвязи скорости вращения,
скорости продвижения стола и ритма сердца.
Полученное изображение содержит данные нескольких последовательных сердечных циклов.
б) Синхронизация с ЭКГ. Для КТ сердца необходима синхронизация полученных изображений с сердечным циклом (с ЭКГ в последовательном режиме). При спиральном режиме сканирования рентгеновская визуализация происходит непрерывно, и современные КТ-системы имеют возможность параллельной регистрации ЭКГ и получения результатов. С помощью частичной реконструкции изображения возможно восстановление изображений поперечного сечения в любой момент сердечного цикла.
Этот метод используют для минимизации артефактов движения (с помощью ретроспективного выбора фазы сердечного цикла с наименьшим количеством артефактов) или для получения информации во время систолы и диастолы, что дает возможность динамического анализа сердечной функции. Получение данных в течение всего кардиального цикла является преимуществом непрерывного сбора информации и ретроспективной синхронизации с ЭКГ, но такой режим сканирования связан с более высокой дозой облучения, чем при последовательном режиме сканирования. В таблицах ниже указаны типичные параметры сканирования для ЭЛТ и спиральной МДКТ сердца; в отдельной таблице приведены лучевые нагрузки.
в) Перспективы развития технологии компьютерной томографии. Технологии КТ сердца быстро развиваются во многом благодаря клиническому использованию компьютерных технологий для визуализации сердца. Во время выхода в печать этого издания были созданы две новые модификации КТ-сканеров. В одной из них массив детекторов был увеличен с 64 до 256. При ширине детектора в 0,5 мм это позволит захватить поверхность в 120 мм за один оборот.
Таким образом, становится возможным визуализировать сердце полностью за одно вращение, которое может происходить в течение одного сердечного цикла [6]. Это позволяет уменьшить время задержки дыхания пациентом, снизить количество контрастного вещества, необходимого для внутрисосудистого контрастирования во время сканирования и может с успехом использоваться у пациентов с непостоянным сердечным ритмом или аритмией. Другой новый вариант — КТ с двумя источниками. Две рентгеновских трубки и два комплекта датчиков устанавливают под прямым углом в одной гентри.
Это позволяет получать рентгеновские изображения с проекции 180° всего за четверть оборота. Таким образом временное разрешение более высокое, чем у предшествующих аппаратов. Оно соответствует четверти времени полного вращения (83 мсек временного разрешения при времени полного вращения гентри, равном 3.30 мсек) при использовании метода реконструкции половинного изображения, но без необходимости сравнивать результаты, полученные при нескольких сердечных циклах. Дальнейшее развитие предполагает комбинацию позитронной эмиссионной томографии и КТ. Для определения значимости таких совмещенных томографов в клинической кардиологии необходимы дальнейшие научные и клинические исследования.
- Возврат в раздел сайта "кардиология"
Оглавление темы "МРТ и КТ сердца":- МРТ аорты и ее ветвей
- Возможности МРТ сердца во время операции
- Показания для МРТ сердца (сердечного магнитного резонанса)
- Плотность тканей и органов на КТ - единицы шкалы Хаунсфилда (Hounsfield, HU)
- Особенности компьютерной томографии сердца
- Принципы электронно-лучевой томографии (ЭЛТ)
- Принципы механической компьютерной томографии (КТ)
- Принципы последовательного и спирального режима сканирования компьютерной томографии (КТ)