[sape_tizer]

Послойное рентгенологическое исследование (история)

Основоположником томографии является французский исследователь А. Е. Bocage, который в 1921 г. получил патентна чертежи аппарата для послойного исследования. В аппарате предусматривалось синхронное перемещение в противоположных направлениях рентгеновской трубки и пленки в параллельных плоскостях при условии неподвижного положения больного. Почти через 10 лет были сконструированы первые аппараты для послойного исследования и получены послойные снимки в клинических условиях (A. Vallebona, 1930; В. G. Zied- ses des Plantes, 1931; D. L. Bartelink, 1932). Первые работы по клинической оценке томографии легких, в частности для выявления полостей, принадлежат А. Е. Bocage, Н. Chaoul (1936).

В 20—30-е годы были предложены и другие способы получения рентгеновских послойных снимков: поворот больного между неподвижными рентгеновской трубкой и пленкой (A. Vallebona, 1930); сочетанное движение рентгеновской трубки и пленки по дугам концентрических окружностей при неподвижном положении больного (G. Grossmann, 1935); синхронное движение больного и пленки при неподвижной рентгеновской трубке (В. И. Феоктистов, 1938); синхронный поворот больного и пленки на 30° вокруг своих вертикальных осей (С. П. Яншек, 1938). Движения рентгеновской трубки и пленки могут быть однонаправленными, линейными (по прямой линии или по дугам концентрических окружностей) и многонаправленными, нелинейными (по кругу, эллипсу, спирали, синусоиде).

В 1937 г. была предложена конструкция аппарата для поперечной томографии (V. V. Paatero, 1949), которую начали использовать только через 10 лет. Осуществлялось синхронное вращательное движение больного и пленки вокруг своих осей при неподвижной рентгеновской трубке.

В Советском Союзе томограф впервые разработал и построил В. И. Феоктистов в 1935 г. Он создал также и теорию томографии, в частности, дал математическое толкование томографии, описал варианты конструкций томографов, обосновал возможность получения косых и изогнутых срезов, осуществил одномоментную многослойную (симультанную) томографию. В ближайшие годы были изобретены несложные томографы и другими авторами (Р. Я. Гасуль, 1936; С. П. Яншек, 1938). В 1941 г. была опубликована первая в мире монография Е. JI. Кевеша по томографии легких. Работы этих авторов явились основой для дальнейших исследований в области послойного рентгенологического исследования.

Поперечный томограф в СССР был создан в 1952 г. (М. С. Овощников, 1962). Поперечную томографию изучали советские и зарубежные авторы, однако широкого распространения, особенно в пульмонологии, она не получила.

В 30—40-е годы были предложены симультанная томография (С. П. Яншек, 1938), томофлюорография ,(М. С. Овощников, 1947; Ronneaux, 1939; М. Dimitrow, 1942), пантомография (Р. Я. Гасуль, 1936; W. Watson, 1943), зонография (В. G. Ziedses des Plantes, 1931; D. G. Bartelink, 1932), поперечное направление размазывания (G. G. Burger, J. C. A. Weel, 1938). В 50—60-х годах опубликовано несколько монографий, посвященных томографии (А. М. Рабинович, 1963; Б. Гладыш, 1965; A. Vallebona, 1952; D. Westra, 1966). Вопросы томографии легких и средостения при различных заболеваниях освещались в многочисленных руководствах, статьях.

Методика послойного рентгенологического исследования легких продолжает совершенствоваться. Н. Chaoul (1936) считал, что для изучения всей толщи легких достаточно произвести 3 томограммы в прямой проекции. В настоящее время продольную томографию легких по показаниям рекомендуют производить через каждые 0,5—1—2 см в прямой, боковой и косых проекциях. Свои особенности имеет томография внутрилегочных патологических образований, корней легких, трахеобронхиального дерева, органов средостения.

В последние 20—30 лет предложено несколько методик продольной томографии легких в косых проекциях (Ш. Ш. Шотемор, JT. Н. Мушина, 1965; В. И. Коробов, 1968; И. В. Вигдорчик и соавт., 1970; 3. А. Переславцева, Ф. М. Штейн, 1972; С. М. Стольцер, 1975; А. И. Позмогов и соаЕт. 1985; С. Esser, 1957; Т. Laubenberger, 1965), косое направление размазывания (Б. Ш. Моделевский, 1974; Г. И. Володина, В. М. Семенов, 1980), томография лучами повышенной жесткости (G. Rocher, 1955; J. Brun, Н. Puthod, 1957), выравнивающие фильтры (F. Hess, 1956); томография с прямым увеличением изображения (А. В. Александрова, 1983; J. Marschand, A. Dijan, 1951; J. Brun, Н. Puthod, 1957), микротомография (К. Lindblom, 1955), электрорентгенотомография (Н. Р. Палеев и соавт., 1971; К. Аброзайтис, А. Каминскас, 1982), сочетание послойного исследования и бронхографии, фистулоплеврографии (Л. М. Портной, П. И. Делчев, 1965; Р. М. Мамиляев, 1979; 1982; Ф. Ковач, 3. Жебек, 1958), послойного исследования и пневмоме- диастинографии (А. И. Позмогов, Я- С. Бабий, 1966; И. Д. Кузнецов, J1. С. Розенштраух, 1970; U. Cocchi, 1957). Начали применять симультанные кассеты с усиливающими экранами на основе редкоземельных элементов (L. Dalla Palma и соавт., 1979), рентгеноэкс- понометры (М. Galanski, 1979), специальный рентгеновский процессор для субтракции (вычитания) томографического изображения (V. Nakamura и соавт., 1980), рентгеноденситометрию при количественной оценке эффективности лечения (С. Г. Хачкурузов, 1982), томографию в противоположные фазы дыхания — фазоренг- генотомографию (И. Н. Масленникова, 1963), эктомографию (P. Endholm и соавт., 1980), различные устройства и приспособления для облегчения выполнения и улучшения качества томограмм и т. д. Свое дальнейшее развитие получила зонография (А. И. Позмогов и соавт., 1972; А. В. Александрова, 1974; Г. В. Соломин, А. П. Даниленков, 1975; И. А. Переслегин и соавт., 1976; В. И. Коробов, Г. К. Кутьин, 1978; Г. С. Варновицкий и соавт., 1979; Г. И. Володина, В. М. Семенов, 1980; И. П. Королюк и соавт., 1982, 1983; И. П. Королюк, 1984; D. Westra, 1966). Продольная томография стала одним из самых распространенных и в большинстве случаев обязательным исследованием при заболеваниях легких.

Изобретение рентгеновского томографа с обработкой получаемой информации на электронно-вычислительной машине произвело переворот в области получения изображения в медицине. Впервые сообщил о новом методе инженер G. Hounsfield (1972, 1973). Аппарат, изготовленный и опробованный группой инженеров английской фирмы «ЕМ1», получил название ЭМИ-сканера. Его применяли только для исследования головного мозга.

Необходимо подчеркнуть, что сама идея восстановления внутренней структуры предмета по его проекциям высказывалась задолго до G. Hounsfield. Так, первая математическая работа, посвященная этому вопросу, была выполнена J. Rodon в 1917 г. Позднее некоторые теоретические и экспериментальные аспекты данной проблемы изучали W. Н. Oldendorf (1961), А. М. Cormack (1963), D. Е. Kuhl, R. Q. Edwards (1963), R. Н. Т. Bates, Т. М. Peters (1971).

Первая попытка применить метод восстановления изображения для медицинских целей принадлежит W. Oldendorf (1961). Он использовал источник излучения 1311 и кристаллический детектор натрия йодид. Объектом исследования служил пластмассовый брусок размерами 10X10X4 см, в который были вставлены железный и алюминиевый гвозди. За один проход, который длился около 1 ч, получали одну линию изображения, так что для получения изображения дополнительных точек нужны были дополнительные проходы. Такой метод требовал очень высоких доз облучения и длительного времени и потому не получил практического применения

 

Принцип устройства компьютерных томографов II поколения. Рентгеновская трубка с системой детекторов совершает поступательное движение с датчиков вращается по окружности поворотом системы на 3—10°

Рис. 1. Принцип устройства компьютерных томографов II поколения. Рентгеновская трубка с системой детекторов совершает поступательное движение с датчиков вращается по окружности поворотом системы на 3—10°

 

Принцип устройства компьютерных томографов III поколения. Рентгеновская трубка с системой

 

 

Рис. 2. Принцип устройства компьютерных томографов III поколения. Рентгеновская трубка с системой

 

G. Hounsfield в своем аппарате также использовал кристаллический детектор с фотоэлектронным умножителем (ФЭУ), однако источником была рентгеновская трубка, жестко связанная с детектором, которая делала сначала поступательное, а затем вращательное (Г) движение при постоянном включении рентгеновского излучения. Такое устройство томографа позволяло получить томограмму за 4—20 мин.

Рентгеновские томографы с подобным устройством (I поколение) применяли только для исследования головного мозга. Это объяснялось как большим временем исследования (визуализация только неподвижных объектов), так и малым диаметром зоны то- мографирования (до 24 см). Однако получаемое при этом даже некачественное изображение несло большое количество дополнительной диагностической информации (D. Devis, В. Pressman, 1974; R. Paxton, I. Ambrose, 1974; W. Scott и соавт., 1974; К- Devis и соавт., 1975), что послужило толчком не только к клиническому применению новой методики, но и к дальнейшему совершенствованию самой аппаратуры.

Вторым этапом в становлении нового метода исследования был выпуск к 1974 г. компьютерных томографов, содержащих несколько детекторов (рис. 1). После поступательного движения, которое производилось быстрее, чем у аппаратов I поколения, трубка с детекторами делала поворот на 3—10°, что способствовало

 

 

 

Принцип устройства компьютерных томографов IV поколения. Рентгеновская трубка вращается, кольцо детекторов неподвижно (а) или «плавает» в аксиальной плоскости (б)

Рис. 3. Принцип устройства компьютерных томографов IV поколения. Рентгеновская трубка вращается, кольцо детекторов неподвижно (а) или «плавает» в аксиальной плоскости (б)

 

ускорению исследования, уменьшению лучевой нагрузки на пациента и улучшению качества изображения (И. X. Рабкин и соавт., 1978; В. Н. Соколов и соавт., 1979; D. Schllinger и соавт., 1975; Н. Twigg и соавт., 1975). Однако время получения одной томограммы (20—60 с) значительно ограничивало применение томографов II поколения для исследования всего тела ввиду неизбежных артефактов, появляющихся из-за произвольных и непроизвольных движений. Аксиальные компьютерные рентгеновские томографы данной генерации нашли широкое применение для исследования головного мозга в неврологических и нейрохирургических клиниках.

Получение качественного изображения среза тела человека на любом уровне стало возможным после разработки в 1976—1977 гг. компьютерных томографов III поколения (рис. 2). Принципиальное отличие их заключалось в том, что было исключено поступательное движение системы трубка — детекторы, увеличены диаметр зоны исследования до 50—70 см и первичная матрица компьютера (фирмы «Дженерал Электрик», «Пикер», «Сименс», «Тошиба», «ЦЖР»), Это привело к тому, что одну томограмму стало возможным получить за 3—5 с при обороте системы трубка — детекторы на 360°. Качество изображения значительно улучшилось и стало возможным обследование внутренних органов.

С 1979 г. некоторые ведущие фирмы начали выпускать компьютерные томографы IV поколения. Детекторы (1100—1200 шт.) в этих аппаратах расположены по кольцу и не вращаются (рис. 3). Движется только рентгеновская трубка, что позволяет уменьшить время получения томограммы до 1 —1,5 с при повороте трубки на 360°. Это, а также сбор информации под разными углами увеличивает объем получаемых сведений при уменьшении затрат времени на томограмму. Разрешающая способность и лучевая нагрузка примерно такие же, как и в аппаратах III поколения. Практически все виды компьютерной томографии в настоящее время осуществляются на аппаратах III и IV поколений.

В 1986 г. произошел качественный скачок в аппаратостроении для рентгеновской компьютерной томографии. Фирмой «Иматрон» выпущен компьютерный томограф V поколения (рис. 4), работающий в реальном масштабе времени. В 1988 г. компьютерный томограф «Иматрон» куплен фирмой «Пикер» (США) и теперь он называется «Фастрек».

 

 

 

Принцип устройства компьютерных томографов V поколения. Рентгеновская трубка отсутствует, рентгеновское излучение возбуждается на тормозной мишени электронным пучком и направляется на стационарные детекторы

Рис. 4. Принцип устройства компьютерных томографов V поколения. Рентгеновская трубка отсутствует, рентгеновское излучение возбуждается на тормозной мишени электронным пучком и направляется на стационарные детекторы

 

 

Учитывая заинтересованность клиник в приобретении компьютерных томографов, с 1986 г. определилось направление по выпуску «дешевых» компактных систем для поликлиник и небольших больниц (М250, «Медитек»; 2000Т, «Шимадзу»; СТ МАХ, «Дженерал Электрик»). Обладая некоторыми ограничениями, связанными с числом детекторов или временем и объемом собираемой информации, эти аппараты позволяют выполнять 75—95 % (в зависимости от вида органа) исследований, доступных «большим» компьютерным томографам

Leave a Comment

You must be logged in to post a comment.