Візуалізація

Методи візуалізації в променевій діагностиці та принципи отримання діагностичних зображень(УЗД, РН, РД, КТ, СКТ, МРТ).

 

Рентгенологічний метод дослідження.

Для отримання рентгенологічного зображення внутрішніх органів пучок електромагнітного рентгенівського випромінювання пропускають через тіло хворого. Згідно з фізичними законами внаслідок нерівномірного поглинання і розсіювання частини квантів, що зумовлено нерівномірною щільністю тканин, цей пучок нерівномірно послаблюється. Виходячи з тіла людини, пучок рентгенівського випромінювання несе зображення структури об'єкта, що вивчається.

Фізико-технічні основи рентгенології

Генератором рентгенівського випромінювання є рентгенівська трубка — двохелектродний електровакуумний прилад. Навколо катода (спіралі розжарювання) внаслідок термоелектронної емісії утворюється електронна хмара. Під час підведення до електродів трубки високої напруги в електромагнітному полі відбувається прискорення та швидкий рух електронів до анода. Внаслідок гальмування електронів в речовині аноду виникає рентгенівське випромінювання. 1% кінетичної енергії електронів перетворюється в рентгенівське випромінювання, а решта — в теплову енергію. Схему рентгенівської трубки див.мал.10.1.

 

Мал.10.1. Схема рентгенівської трубки 1 – скляний балон; 2 – ротор; 3 – диск анода; 4 – фокусна пляма анода; 5 – фокусна система спіралі катода; 6 – потік електронів; 7 - потік рентгенівських квантів

Рентгенівське випромінювання має здатність проникати крізь оптично непрозорі середовища і взаємодіяти з речовиною, внаслідок чого відбувається його нерівномірне поглинання.

Фотохімічний вплив рентгенівського випромінювання лежить в основі отримання рентгенівського зображення на плівці, желатиновий шар якої містить кристали колоїдного срібла. Властивість рентгенівського випромінювання викликати флуоресценцію є основою рентгеноскопії та використання підсилюючих екранів під час проведення рентгенографії.

Рентгенівський діагностичний апарат складається з генератора рентгенівського випромінювання (рентгенівська трубка), джерела живлення (трансформатори), штатива, приймача випромінювання, пристроїв, що формують рентгенівське зображення та пульту керування. Принципова схема влаштування рентгенівського апарата див. мал.10.2.

 

Приймачі випромінювання необхідні для візуалізації рентгенівського випромінювання, що пройшло крізь досліджуваний об'єкт і несе приховане зображення. На екрані, на плівці (після її фотообробки) чи на дисплеї ЕОМ виникає видиме рентгенівське зображення об'єкта. Рентгенівське зображення являє собою модель об'єкта та дзволяє отримати  інформацію про структуру, форму і функції органів та систем.

В апаратах для загальної рентгенодіагностики застосовують універсальний поворотний стіл-штатив для просвічування та проведення рентгенографії в ветикальному та горизонтальному положеннях пацієнта.  Стіл для рентгенографії обладнаний пристроєм для проведення поздовжньої томографії у горизонтальному положенні пацієнта.

У дитячій рентгенології використовують спеціальні столи-штативи, призначені для проведення триосьового поліпозиційного обстеження дітей різних вікових груп, навісні пристрої для апаратів загального призначення, а також окремі спеціалізовані робочі місця для дво- або триосьового поліпозиційного дослідження.

Формування та властивості рентгенівського зображення. Основні чинники, що визначають інформативність рентгенівського зображення.

Відмінності у поглинанні рентгенівського випромінювання тканинами різної щільності дають можливість одержувати рентгенівське зображення. Так, на тлі м'язів, які слабко поглинають рентгенівське випромінювання, будуть виразно помітні щільні кістки (мал.10.3.). Якщо рентгенівські промені проникнуть крізь грудну клітку, то на тлі легенів, що містять повітря, буде виразно помітно серце, ребра, кровоносні судини і навіть невеликі ущільнення легеневої тканини (мал.10.4.).

 

Рентгенівське зображення являє собою структурну напівпрозору тінь. Там, де ослаблення рентгенівського випромінювання велике, тінь має найбільшу щільність тобто найбільшу інтенсивність. У разі незначного ослаблення рентгенівського випромінювання тінь буде слабкою, тобто малоінтенсивною. Ступінь інтенсивності тіні залежить від щільності  речовини або товщини ділянок однорідного за складом органа, через який проходить рентгенівське випромінювання. Залежно від щільності досліджуваних об'єктів розрізняють чотири ступеня прозорості середовищ:  1-й — повітряне, 2-й — м'якотканинне; 3-й — кісткове; 4-й — металеве. 

Рентгенівське зображення є геометричною проекцією об'єкта, що вивчається, на площину приймача. Зображення на рентгенограмі виникає внаслідок різного ступеня почорніння плівки на межі анатомічного утвору і оточуючого тла.

Інформативність рентгенівського зображення оцінюють за об'ємом корисної діагностичної інформації — кількості помітних деталей досліджуваного об'єкта. Технічну якість зображення визначають за його об'єктивними параметрами, а саме; за оптичною щільністю, різкістю розмежування та контрастністю.

Основи рентгенівської скіалогії

При рентгенологічному дослідженні предметом вивчення є тіньове зображенне, яке внаслідок оптичних та геометричних особливостей представлене в незвичній просторовій перспективі і не завжди відображує справжню форму, величину та положення відповідного об’єкта. Тому для правильної інтерпретації рентгенологічної картини необхідно розуміння основних законів скіалогії (вчення про тінеутворення). В основу аналіза рентгеновського зображення покладено вивченне тіней, що його утворюють оцінка основних скіалогічних властивостей: кількості, величини, форми, інтенсивності, структури, контурів та зміщуваності.

Тіні різних патологічних утворень можуть зливатися чи накладатися одна на одну і  викривляти уяву про справжню їх кількість та щільність (див.мал. 10.5.). Тому для визначення кількості утворень необхідно проводити багатовісьове дослідження.

Величина та форма тіньового зображення залежать від особливостей просторового розташування об’єкта чи його елементів по відношенню до рентгеновського променя  і плівки (див.мал 10.6.).

Форма объекта може змінюватися в залежності від напрямку центрального променя по відношенню до повздовжньої вісі об’єкта ( див.мал. 10.7.). Викривлення форми объекта можливе при отриманні зображення не центральным променем, а за допомогою бокових рентгенівських променей чи косому розташуванні касети (див.мал. 10.8.).

 

Інтенсивність тіни відображує ступінь поглинання рентгенівских променів та залежить від щільності та товщини об’єкта. Інтенсивність може бути більш щільною в результаті ефекту сумації, тобто накладання однієї тіні на іншу. Інтенсивність тіні може бути менш щільною при накладанні тіні на ділянку просвітлення (див.мал. 10.9.). Чіткість рентгенівського зображення залежить від розміру оптичного фокуса рентгенівської трубки та відстані об’єкта від плівки (див.мал. 10.10.).

Рентгенологічне дослідження скелету та легень можливе завдяки їх природньої контрасності, тобто різній щільності кісток і оточуючих м’яких тканин. Природня контрасність легень обумовлена вмістом певної кількості повітря в ній.

Методики рентгенологічного дослідження.

Основні методики дослідження:

Рентгеноскопія - просвічування об`єкту дослідження і отримання зображення на флуоресціюючому екрані. Вона дозволяв провести багатоосьове, поліпозиційне дослідження і вивчити функціональній  стан органу (недоліком є низька роздільна здатність в виявленні тонких деталей структури легень, кісток, відсутність об`єктивного документування стану органів в момент дослідження та більше променеве навантаження порівняно з рентгенографією). Принцип рентгеноскопії див. мал.10.11.

 

1-джерело випромінювання; 2-об’єкт дослідження; 3-приймач зображення; 4-лікар-рентгенолог.

Рентгенографія - отримання рентгенівського зображення на рентгенівській плівці або на малодозових приймачах рентгенівських променів з цифровою обробкою зображення. Перевагою метода є більш висока рроздільна здатність (в поріанянні з рентгеноскопією) у виявленні деталей структури легень, кісток, можливістю отримання об’єктивної документації стану органів в момент дослідження та менше променеве навантаження у порівнянні з рентгеноскопією.

Цифрова безплівкова рентгенографія з використанням малодозових приймачів рентгенівських променів та цифровою обробкою зображення (дігітальна, цифрова рентгенографія)  – перевагою методу є зменьшення в 20 – 30 разів променевого навантаження на пацієнта та виключення використання рентгенівської плівки з наступною фотообробкою. Принципова схема цифрового рентгенографічного апарата див. мал.10.12.

 

Прицільна рентгенографія — спосіб виконання рентгенограми центральним пучком випромінювання або по дотичній з виведенням зони інтересу в центр або на контур для уникнення накладання тіней інших структур досліджуваної ділянки.

Флюорографія - методика масового рентгенологічного дослідження для виявлення прихованоперебігаючих захворювань легень, яка полягає в фотографуванні з флуоресціюючого екрану зображення на фотоплівку /70х70 або 100х100 мм/, або на цифрові малодозові безплівкові приймачі. Принцип флюорографії див. мал.10.13. Протипоказання: дитячий вік до 15 років, вагітність (НРБУ-97).

 

Електрорентгенографія - процес отримання рентгенівського зображення на папері, оснований на здатності селенового напівпровідника під впливом рентгенівських променів змінювати фотопровідність - переданий селеновій пластині заряд статичного електроструму при експонуванні знижується пропорційно кількості поглиненої кожною ділянкою селенової пластини енергії рентгенівського випромінювання; виникає приховане рентгенівське зображення, яке візуалізується напиленням селенової пластини протилежно зарядженими частинками проявляючого порошку, потім зображення контактним шляхом переноситься на звичайний папір.  Електрорентгенографія дозволяє виявляти малоконтрастні сторонні тіла, та може бути використана в умовах підвищеної та пониженої температури зовнішнього середовища внаслідок виключення фотопроцесу з використанням фотографічних розчинів.

Допоміжні методики дослідження:

Томографія — це процес визначення розташування анатомічних структур у тримірному просторі. Вона набула широкого застосування в рентгенодіагностиці (рентгенівська лінійна томографія, рентгенівська комп'ютерна томографія), а також у радіонуклідній, ультразвуковій та магнітно-резонансній діагностиці. Усі зазначені види томографії забезпечують можливість проведення пошарового морфологічного дослідження органів (морфологічна томографія).

Лінійна томографія – це метод рентгенографії окремих шарів тіла людини для отримання ізольованого зображення структур, розташованих в будь-якій площині на заданій глибині. Принцип лінійної томографії див. мал. 10.14.

 

Ефект томографії досягається шляхом безперервного руху  рентгенівської трубки і плівки під час зйомки у взаємнопротилежних напрямках. Чітке зображення досліджуваного шару дають тільки ті структури, які знаходяться на рівні центра обертання системи “трубка-плівка”, а структури поза центром цієї системи не візуалізуються.

Телерентгенографія – спосіб виконання рентгенографії при фокусній відстані від об’єкта 150 см і більше. Завдяки малому проекційному збільшенню масштаб рентгенограми становить приблизно 1:1.

Поліграфія – виконання декількох  знімків одного і того ж органу на одну плівку для реєстрації змін положення , форми, величини, скорочувальної здатності м'язового шару органу /3-4 знімка через 10-15-30 сек/.

Рентгенокімографія - отримання графічного зображення скорочувальної здатності м’язових органів за допомогою спеціальної рухомої свинцевої решітки. Висота зубців відповідає величині амплітуди скорочення м’язового органа (див. мал.10.15.).

Рентгенологічне дослідження з використанням електроннооптичного перетворювача зображення та відеомагнітним записом – відеозйомка рентгенівського зображення з екрану ЕОП.

Ангіографія — загальна назва методик рентгенологічного дослідження кровоносних судин, які через спеціальний катетер заповнюють контрастною речовиною і після цього виконують серію рентгенограм. В залежності від того, яку частину судинної системи контрастують, розрізняють артеріографію, венографію (або флебографію) та лімфографію (див. мал.10.16). Ангіографію виконують для дослідження геодинаміки, виявлення судинної патології, для діагностики різних захворювань викликаних порушенням функцій та морфології судин.

 

Функціональна рентгенографія — метод проведення рентгенограм у різних функціональних фазах діяльності органів та положеннях тіла.

Рентгенівська комп'ютерна томографія (КТ) — це метод, заснований на вимірюванні ступеня ослаблення вузького пучка променів на виході з тонкого шару досліджуваного об’єкту. Величина ослаблення пропорційна величині атомних номерів та електронної щільності елементів, що лежать на шляху вузького пучка рентгенівського променя, залежить від товщини об’єкта та від інтенсивності рентгенівського променя.

Дослідження виконуються за допомогою комп’ютерного томографа, який складається з рентгенівської трубки із системою щілинних коліматорів і детекторів, які містяться у рамі-гентрі, стола для сканування, консолі з установкою керування режимами апарата і монітором та комп’ютера. У комп’ютері нагромаджуються та обробляються сигнали, що надходять із детекторів, відбувається цифрова реконструкція зображення, зберігається інформація, котра передається на консоль діагностики та керування апаратом.

Метод започатковано А. Кормаком (1963), коли він запропонував математичну реконструкцію пошарового зображення головного мозку. Г. Гаунсфільд (1972) сконструював першу клінічну модель комп'ютерного томографа для дослідження головного мозку. За цю наукову розробку у 1979 р. їм було присуджено Нобелівську премію.

На відміну від звичайної рентгенографії та томографії замість плівки використовують детектори у вигляді кристалів (натрію йодид тощо) чи іонізаційні газові комірки (ксенон). Детектори сприймають різницю щільності структур менше ніж 1 %, у той час як на рентгенівській плівці вона досягає 10-15%. Тому можливість сприймати детекторами ослаблення рентгенівського випромінювання, а відповідно і його інтенсивність, перевищує можливості рентгенографії у 100 разів. Схему рентгенівського комп’ютерного томографа див. мал..10.17.

Рентгенівська трубка рухається навколо досліджуваного об'єкта. Пучок рентгенівських променів унаслідок обертання трубки на 180 чи 360 градусів щоразу падає на нові ділянки досліджуваного шару і, досягаючи детекторів, зумовлює електричний сигнал. Що інтенсивніше рентгенівське випромінювання потрапляє на детектори, то сильніший електричний сигнал вони посилають у комп'ютер. Для ідентифікації ділянок досліджуваного об'єкта шар, що виділяється під час томографії, розглядають як суму однакових об'ємів — вокселів (від англ.. volume – об’єм, cell – клітинка). Кожен воксел має певну проекцію на матрицю комп'ютера, на якій фіксуються числові величини ступеня ослаблення рентгенівського випромінювання КТ-число, розраховане за силою електричних сигналів. Площинна проекція вокселів називається пікселами (picture – площинна картинка, cell – клітинка), сума яких формує візуальне зображення. Як і на рентгенограмі, ті ділянки, що значною мірою ослабили рентгенівське випромінювання, будуть світлими (кістки, ділянки звапнення), а ті, що поглинули його мало (повітря, жирова тканина), — темними. Однак на рентгенограмі людське око розрізняє лише 16 градацій сірого кольору, тоді як у разі КТ за результатом обчислення ступеня ослаблення їх можна отримати понад 1000. Величину ослаблення, тобто денситометричну щільність тканин, розраховують за шкалою Гаунсфілда (див. мал.10.18.). Градація шкали залежить від покоління томографа. Щільність води розглядають як нульову (0) величину, повітря -1000, а кістки+1000 одиниць Гаунсфілда (НU). Жирова тканина має щільність близько -100 одиниць НU, а паренхіматозні органи та м'які тканини — від +40 до +80 одиниць НU.

Рама-гентрі, в котрій містяться рентгенівська трубка та детектори має по центру отвір. У ньому поступово лінійно переміщується стіл з пацієнтом. Кількість аксіальних зрізів та їх товщину вибирають за потребою. Тонші зрізи дають вищу роздільну просторову здатність і відповідно дозволяють провести детальніший аналіз та реконструкцію зображення в сагітальній та фронтальній проекціях. Разом із тим дослідження певної ділянки тіла за допомогою тонких зрізів (1-2 мм) потребує більше часу, ніж за допомогою товстих (8-10 мм), що зумовлює більше променеве навантаження. Так, для одного зрізу променеве навантаження становить 0,013 Гр, а відповідно для 90 зрізів — 1,17 Гр. Тому в кожному конкретному випадку обирають щодо цього компромісне рішення, але частіше виконують 7 – 10 зрізів.

У ряді випадків для отримання необхідної інформації щодо патологічного процесу застосовують внутрішньовенне контрастування, котре отримало назву посилення зображення. Це зумовлено тим, що деякі патологічні новоутворення мають майже таку саму щільність, як і нормальні тканини, тобто ізоденсні. Під час внутрішньовенного болюсного контрастування вони можуть накопичити більше контрастної речовини, ніж сусідні тканини, і стати гіперденсними щодо них, чи накопичити менше її і стати гіподенсними.

Переваги КТ.

• Відсутність суперпози­ції структур, що розташовані на різній глибині.
• Забеспечує отримання зображення в аксіальній площині, що є недоступними для традиційної рент­генодіагностики.
•  КТ забеспечує більш високу ступінь тканьового контраста у порівнянні з рентгенодіагности­кою.
•  КТ дозволяе отримати кількісну інформацію о размірах, щільності окремих органів і тканин та патологічних утворень, а також дозволяє визначити взаимовідношення патологічного утворення з оточуючими тканинами.

Недоліки КТ:

•  поступається рентге­нографії по просторовій розділній здатності;

•  неможливість отримати зображенне в режимі реального часу;

•  наявність артефактів від утворень з високою та низькою щільністю (кістки, барій, металеві сторонні тіла, газ).

Використання КТ показане при патології головного мозку, в діагностиці захворювань легень, середостіння; доповнює та уточнює результати УЗД в розпізнаванні захворювань черевної порожнини, порожнини тазу та заочеревинного простору, м’яких тканин опорно-рухового апарату, доповнює результати рентгенограм.

Особливості зображень органів грудної порожнини, отриманих шляхом рентгенографії, лінійної томографії та комп’ютерної томографії див. мал..10.20.

 

Рентгенівська спіральна комп’ютерна томографія – рентгенівська трубка рухається навколо пацієнта по спіралі, що дозволяє отримати високоякісне 3-х вимірне зображення (3D) досліджуваної ділянки. Використовуючи комп'ютерні томографи зі спіральним скануванням, можна за короткий час одержати детальне зображення значної анатомічної ділянки і побудувати її об'ємну і площинну реконструкцію в різних проекціях, включаючи віртуальну ендоскопію та КТ ангіографію.

Інтервенційна радіологія (рентгенохірургія) включає в себе всі малотравматичні хірургічні операції, які проводяться під контролем чи з використанням променевих методів – ультразвукового методу, флюороскопії, рентгенографії, КТ чи МРТ.

Першим етапом інтервенційного втручання є променеве обстеження для визначення характеру та об’єму ураження. На другому етапі проводять лікувальні маніпуляції. Інтервенційна радіологія включає втручання:

-    ендоваскулярні;

-    ендобилиарні;

-    ендоезофагеальні;

-    ендоуринальні;

-    ендобронхіальні;

-    аспіраційна біопсія;

-    черезшкірне дренуваня кіст і абсцесів;

-    черезшкірні операції на органах.

Всі манипуляції виконують частіше черезшкірно за допомогою спеціальних інструментів. По ефективності ці втручання не поступаються традиційним хірургічним. Паціенти після операції, що виконана методом інтервенційної радиології, втрачають меньше крові та швидше одужують.

Інтервенційна рентгенологія часто використовує спеціальні контрастні речовини для отримання рентгенівського зображення органів, яким не властива природня контрастність. В залежності від умов, що покладені в основу штучного контрастування, всі методики контрастування можна розділити на дві групи:

1. Методики, засновані на створенні низькоатомного середовища шляхом введення газу.

2. Методики, засновані на застосуванні контрастних речовин з високим атомним числом.

Групи контрастних речовин:

1. Низькоатомні -гази: повітря, кисень, геміоксид азоту (закис азоту), вуглекислий газ.

2. Контрастні речовини з високою атомною масою поділяються на наступні підгрупи:

• Нерозчинні контрастні речовини:  сульфат барію для контрастування травного кналу, танталовий пил (рідко використовується) для контрастування бронхіального дерева;
• Порошкоподібні: білітраст, йопагност, білоптін, холевід і ін. — виводяться печінкою, використовуються для дослідження жовчного міхура.
• Водорозчинні :

а) виділяються печінкою : білогност, біліграфін, ендомірабіл, холограм, холов’є і ін.

б) виділяються нирками: урографін, верографін, ультравіст, омніпак і ін.

• Жиророзчинні: йодоліпол, ліпойодол, міоділ та ін.

Спеціальні контрастні методи дослідження порожнин тіла, порожнин органів, протоків залоз і судин, використовують для діагностики стану різних органів і систем, що і обумовлює їх назву: наприклад введення контрастної речовини в судини – ангіографія (див. мал.10.16), введення повітря в черевну порожнину – пневмоперитонеум (див.мал.10.21.-а), в сечовий міхур - цистографія (див.мал.10.21.-б)і ін.

 

Фізичні основи магнітно-резонансної томографії

Явище магнітного резонансу відкрито 1946 р. За це відкриття Ф.Блоч, Е.Пармель 1952 р. були удостоєні Нобелівської премії. 1973 р. П.Раутенбург уперше показав можливість отримання зображення за допомогою магнітно-резонансних радіосигналів, а 1982р, були виконані магнітно-резонансні томограми внутрішніх органів людини.

Принцип методу полягає у зміні положення та обертання протонів, що є магнітними диполями, під впливом сильного зовнішнього магнітного поля (див.мал. 10.22.). Електромагнітні імпульси, що виникають, та наведена електрорушійна сила реєструються та обробляються комп'ютером, на основі чого будується візуальне зображення.

Магнітно-резонансний томограф складається з надсильного магніта, радіоперетворювача, приймальної радіочастотної катушки, комп'ютера (ЕОМ) та консолі керування.   Використовують три типи магнітів:  постійний , електромагніт та надпровідний. Надпровідність магніту забеспечується надпровідністю катушок, що  охолоджуються інертними зрідженими газами (азот, гелій) до температури -269°С (4°К).

Сила магнітного поля визначається в теслах (Т) чи гаусах (1 Т = 10.000 гауссов). Сила магнітного поля Землі становить 0,3 – 0,7 гаусів. В кліничній диагностиці частіше всього використовують магнітне поле силою від 0,5 до 4 Т. МРТ при дослідженях м’яких тканин перевищує по діагностичним можливостям КТ. Це  обумовлено тим, що КТ базується на визначені лише электроної щільності, а МРТ - на четирьох компонентах: протоній щільності,  двух часах ослаблення - Т1 і Т2 та швидкості руху рідини.

Більшість тканин людського організму в значній міре містять воду, до складу якої входять кисень та водень. Атом водню має один протон, що є магнитным диполем з південний та північним полюсами. Властивості диполя мають ядра з непарним числом протонів. Протон (ядро водню) обертається навколо своєї вісі та утворює слабкий магнітний момент (спін). Диполі безладно орієнтовані в просторі. Якщо людину розташовують в постійне магнитне поле МРТ, ядра атомів водню, як маленькі магніти, орієнтуються вздовж напрямку силових ліній магнітного поля. Вісь протона описує фігуру конусу подібно до дзиги. Це своєрідне обертання називається процесією. Більша частина протонів з низьким енергетичним рівнем, основою конусу (процесією) обернена на північ, а меньша частина протонів з більш високим енергетичним рівнем - в протилежний бік – на південь. Це відповідно паралельні та антипаралельні протони. При цьому в організмі утворюється сумарний тканинний магнітний момент - М, який направлений паралельно силовим лініям магнітного поля (див.мал. 10.22. - 1,2,3,4). Вісь z завжди збігіється з напрямком магнітного поля надпровідого магніта магнітно-резонансного томографа, яке в свою чергу співпадає з магнітним полем Землі. Вісь x розташована в одній площині з віссю z та перпендикулярна їй. Вісь y  розташована вертикально та є перпендикулярною площині утвореної вясями x та z.

Для збудження резонанса протонів водню необхідно крім сильного магнітного поля, створити слабке змінне поле, частота якого буде відповідати частоті їх процесій. Для цього за допомогою радіочастотного генератора МРТ імпульс подають на катушку, що оточує ділянку інтересу тіла. Надходження відповідного радіочастотного імпульса викликає резонанс протонів. В результаті резонанса магнітні моменти всіх паралельних протонів починають обертатися за годинниковою стрілкою. При цьому сумарна вісь тканьового магнетизму (Mz) відхиляється на певний кут від напрямку силових ліній магнітного поля. Ступінь відхилення залежить від сили і часу дії радіочастотного імпульсу, тому останній визначають в градусах кута відхилення Mz від напрямку силових ліній магнітного поля. Під час паузи між повторними радіочастотними імпульсами протони, а відповідно і вісь Mz, почнуть обертатися до вихідного положення, з різною швидкістю, посилаючи МР імпульси різної сили, які сприймаються катушкою з наведенням в ній електрорушійної сили та індукції електричного струму (см. рис.10.22. - 5,6,7,8).

Для реконструкції зображень необхідно послідовне поступлення певної кількості МР сигналів. За допомогою обчислення сили імпульсів будується візуальне зображення відповідної ділянки об’єкта. Зовнішній вигляд МРТ див.мал. 10.23. Магнітно-резонансні томограми головного та спинного мозку див.мал. 10.24

У складних для діагностики випадках застосовують штучне контрастування магнетиками, до складу яких входить парамагнітний йон з металу гадолінія. Ці контрастні речовини вводять внутрішньовенно. Вони накопичуються у вогнищах запалення та пухлинах. Ці речовини завдяки магнітним властивостям призводять до зміни контрастності.

Клінічна дія магнітного резонансу на пацієнтів і персонал, який займається дослідженням мінімальна, клінічні прояви відсутні, тому протипоказання до дослідження обмежуються лише наявністю феромагнітного об'єкта в організмі, який у разі проведення МРТ піддається значному впливу магнітних сил з індукцією струму і термічним ефектом.

Магніторезонансні контрастні засоби.

У клінічній практиці найбільш широке застосування отримали парамагнетики — сполуки гадолінію (Магневіст, Омніскан).

При МР-дослідженнях ШКТ застосовується Абдоскан.

Магнітно-резонансна томографія — це складний, але безпечний та ефективний метод діагностики, не пов'язаний з використанням іонізуючого випромінювання і введенням радіоактивних речовин. На відміну від КТ МРТ дозволяє отримати чітке зображення структури м’яких тканин органів, допомогає встановити діагноз та призначити відповідне лікування.

Методика перфузійної МРТ

Під терміном «перфузія» розуміють доставку з кровью кисню по судинному руслу в тканини.

Після болюсного введення парамагнітної контрастної речвини за допомогою автоматичного шприця проводитья сканування (початок введення контрасту співпадає з початком сканування). Отримані дані оброблюються за допомогою комп’ютерної програми та відображуються у вигляді перфузійних карт, що містить у собі наступні показники мозкового кровообігу:

—  об’єм мозкового кровообіга (CBV);

—   середній час прохождення   контрасної речовини (МТТ);

—   мозковий кровообіг (CBF=CBV/MTT)

—   час до піку (time to  peak — ТТР).

Методика дифузійної МРТ

Дифузія є результатом теплового руху моле­кул. В МРТ дифузія характе­ризує рух молекул води в тканинах.

Використання си­льних градіентних імпульсів «відмічає» кожну молекулу води в системі та їх положенне в напрямку градиента що використовується . Отримані зображення автоматично розраховуються з побудовою карт коефіциента дифузії.

Інтенсивність сигналу в дифузійно-зважених зоб­раженнях залежить від швидксті дифузії, від значень часів релаксації T1, T2 та протонної щільності.

Результати МРТ досліджень дифузії та перфузії ішемізованої ділянки головного мозку дозволили сформулювати суть так званої пенумбри – зони невідповідності дифузії та перфузії. Встановлено, що при своечасному відновлені адекватної перфузії ішемізованих тканин головного мозку у хворих настає клінічне покращення неврологічного статусу і скорочення строків одужання.

Переваги МРТ

1.Білш высокий тканьовий контраст у порівнянні із УЗД та КТ.

2.МРТ зображенне отримують в різних режимах, що відрізняються контра­стом. В одному з них тканина темна (Т1), а в другому режиме (Т2) може бути світлою.

3. Можливості отримання зображень в будь-якій площині (3D).

4.Можливістьотримання МР-зображень судин (МР-ангіографія) без штучного контрастування з двухвимірною (2D) чи трехвимірною (3D) демонстрацією даних.

  Недоліки МРТ.

1.На відміну від КТ погано візуалізуються звапнення.

2.Артефакти, специфічні для МРТ, можуть зробити зображення непридатним для інтерпретації.

Покання до проведення МРТ:

• вроджена патологія органів та систем;
• демієлінізуючі і інші захворювання ЦНС, об’ємні утвори ЦНС, епілепсія; цереброваскулярний інсульт і ін.;
• патологія органів середостіння, заочеревинного простору, органів травлення та виділення, кістяка,  органів малого тазу, м’яких тканин і ін.;

Протипокази до проведення МРТ:

• наявність в організмі штучного водія серцевого ритму, протезів клапанів серця, штучних суглобів, судинних фільтрів чи будь-яких інших пристроїв медичного призначення, деталі яких зроблено з феромагнітних металів;
• проведені раніше операції на головному мозкові, серці чи інших органах;
• наявність у тілі будь-яких немедичних металевих об'єктів (осколки, стружки),
• можливі напади епілепсії, судом, втрати свідомості;
• перший триместр вагітності.

Магнітно-резонансне дослідження можна проводити в будь-якому віці. Лише у маленьких дітей перед його проведенням потрібно застосувати снодійні.

Загальна МРТ - семіотика. МРТ дозволяє визначити:

• місце розвитку патологічного процесу (органне, позаорганне);
• розташування патологічного утворення в органі;
• форму патологічного  утворення (куляста, овальна , неправильна);
• розміри органу і патологічного утворення;
• внутрішню будову (однорідне, неоднорідне);
• протону щільність органів і патологічних утворень;
• інтенсивність утворення в Т1 та Т2 зважених режимах зображення (відсутня, низька, середня, висока);

Фізичні основи ультразвуку та ультразвукові діагностичні прилади

Принцип ультразвукового методу візуалізації діагностичного зображення полягає в можливості отримання фокусованого променя ультразвукових механічних коливань частотою 1-20 МГц, уведення його в досліджувану речовину через акустичне вікно та реєстрацію хвиль, відбитих від меж різних середовищ. Пучок ультразвукових коливань вводять у досліджувану частину тіла через шкіру за допомогою ультразвукового генератора — п'єзоперетворювача. Поширення ультразвуку залежить від форми п'єзоперетворювача, властивостей ультразвукового променя та середовища, через яке він проходить, і відбувається за законами його відбиття та заломлення на межі різних середовищ, а також за законами дифракції та розсіювання. Поглинання ультразвуку  залежить від частоти УЗ-хвилі, акустичних властивостей середовища та кута розходження. Відбиті хвилі сприймаються цим же перетворювачем, обробляються електронним пристроєм і трансформуються в одновимірне чи двовимірне зображення (ехограму чи ультразвукову сканограму). За даними ехограми, можна визначити топографію, форму, величину і структуру досліджуваного органа, що дає змогу виявити дифузне ущільнення паренхіми органа, ехощільні вогнища у ньому, а також порожнини з рідиною чи повітрям.

Існує одновимірна методика УЗД: А-метод (А -— амплітуда) дозволяє на екрані осцилографа реєструвати ультразвукові імпульси, що мають вигляд вертикальних підйомів на прямій лінії, відбитих від межі різних середовищ та тканин. Застосовують два варіанти двовимірної ехографії: В (яскравість) та М (рух). У разі використання В варіанта відбиті імпульси реєструються на екрані у вигляді світлових цяток, яскравість яких прямо пропорційна інтенсивності відбиття ультразвуку. М-варіант дозволяє отримати в часі інформацію про рухомі структури.

Ультразвукові апарати (див.мал.10.25.) обчислюють відстань до відбиваючих структур, вимірюючі час протягом якого ультразвукова хвиля проходить до певних структур і повертається до перетворювача. Існують також тривимірна (ультразвукова реконструкція див. мал.10.26. а) та чотиривимірна (спостереження тривимірного зображення у режимі реального часу) методики.

Звук — це механічне коливання, що спричиняє компресію та декомпресію часток матерії. За фізичною природою звукові коливання — це пружні хвилі. їх поширення зумовлене пружними властивостями часточок матерії. Молекули коливаються вперед і назад, вони стискуються і розтягуються в середовищі відповідно до напрямку хвилі.  Довжина хвилі – це відстань між часточками, що перебувають в одній і тій же фазі коливання. Вона становить 1,5 – 0,1 мм. Чітке зображення виникає лише в тому разі, коли розміри об’кта перевищують довжину хвилі.  При збільшенні частоти УЗ-коливань збільшується роздільна здатність методу дослідження, але зменшується проникна здатність УЗ-коливань в тканини. Частота коливань оберненопропорційна довжині хвилі. 

В ультразвуковій діагностиці використовують ультразвукові коливання з частотою від 2,5 до 12 МГц. Так, наприклад,  проникна здатність УЗ-коливань при частоті 2,5 МГц складає близько 24 см, при частоті 5 МГц – 9- 12 см, при частоті 7,5 МГц – 4-5 см. 

Ехогенність — це здатність досліджуваного об'єкта відбивати ультразвукові промені.

Дія ультразвукового діагностичного приладу обумовлена уведенням у тканини пацієнта за допомогою перетворювача ультразвукового променя і наступною реєстрацією ехосигналів, відбитих від межі двох середовищ з різною акустичною щільністю.

За принципом дії прилади розподіляють на ехоімпульсні сканери, за допомогою яких визначають анатомічні структури, прилади для визначення кінематичних характеристик, в яких використовують ефект Допплера, а також комбіновані прилади імпульсно-допплеровського типу.