Анна Швец. Пиксель
Первая рентгеновская фотография была сделана в 1895 году и показала лишь небольшое потемнение на фотонегативе. Сегодня радиация помогает диагностировать заболевания в любых тканях организма и виртуально планировать операции. Ученые ПНИПУ объясняют, как работают рентген, КТ и МРТ и в чем их основные отличия, стоит ли бояться контрастных веществ и радиации, какое обследование лучше, чтобы увидеть инородные предметы в организме, где не следует находиться металлических украшений изношен, И что делать тем, кто страдает клаустрофобией.
Когда нужно сделать рентген?
Рентгеновские аппараты производят высокоэнергетическое коротковолновое (приблизительно от 0,01 до 10 нанометров) электромагнитное излучение. Когда рентгеновские лучи проходят через организм, ткани разной плотности поглощают их по-разному. Более плотные кости улавливают больше рентгеновских лучей и поэтому на изображениях кажутся белыми. Мягкие ткани поглощают меньше света – они кажутся серыми. Воздух (например, легкие) поглощает меньше всего лучей и на рентгеновских снимках кажется черным. С другой стороны исследуемого объекта находится пленка или детектор, на который проецируется изображение в зависимости от количества прошедших лучей.
— Рентгенография дает двухмерные изображения и лучше всего подходит для изучения твердых тканей. Рентгенография применяется для выявления переломов, трещин, деформаций костей, проблем с суставами – артритов, остеоартритов, оценки состояния легких, сердца, выявления пневмонии, туберкулеза. В стоматологии кариес зубов диагностируют путем изучения состояния корня зуба. Преимущество рентгенографии состоит в том, что исследование проводится быстро и удобно, однако недостатком является ограниченная возможность визуализации мягких тканей и применение ионизирующего излучения. Поэтому рентгенологическое исследование нельзя проводить часто. — пояснил Иван Красняков, доцент кафедры прикладной физики Пермского политехнического университета, докторант физико-математических наук.
В чем преимущества компьютерной томографии?
КТ использует те же принципы, что и рентгенография, но с дополнительными техническими усовершенствованиями. В аппарате рентгеновская трубка и детектор вращаются вокруг пациента, делая множество снимков под разными углами. Компьютер обрабатывает поступающие фотографии и создает подробные поперечные срезы (томограммы) тела. Их можно комбинировать для создания трехмерных изображений.
— КТ может предоставить более подробные изображения мягких тканей, кровеносных сосудов и костей, чем рентген. Это позволяет более точно диагностировать различные заболевания и травмы. С помощью этого прибора можно «осветить» внутренние органы (печень, почки, поджелудочную железу, кишечник, мышцы, жировую ткань, органы малого таза), получить четкие изображения переломов, костных структур, выявить пневмонию, кровотечение, опухоли, травмы, диагностировать аневризмы, тромбозы, сосудистые заболевания", - рассказал биофизик ПНИПУ.
Как можно повысить точность КТ?
Контрастная жидкость, используемая при компьютерной томографии, представляет собой вещество, которое помогает лучше различать ткани и органы одинаковой плотности. Повышает яркость и четкость изображения. Контрастные среды могут выделить кровеносные сосуды, опухоли, воспаления и другие изменения. Они помогают врачам диагностировать аневризмы, тромбы, стенозы и поражения внутренних органов.
Контрастное вещество можно вводить внутривенно, перорально (при обследовании желудочно-кишечного тракта) или ректально для осмотра нижних отделов кишечника.
Контрастные средства, как правило, безопасны для большинства людей, но у некоторых пациентов могут возникнуть аллергические реакции или побочные эффекты, такие как сыпь или зуд. Бывают также случаи проблем с почками. Во время беременности использование контрастных веществ может быть потенциально опасным для плода, поэтому этот вид операции обычно проводят только в случае крайней необходимости. Прежде чем проводить контрастную компьютерную томографию, врачи учитывают все возможные риски и преимущества для пациента, чтобы минимизировать возможные опасности.
Как работает магнитно-резонансная томография?
Наше тело на 90% состоит из воды, содержащей водород. В сильном магнитном поле, создаваемом устройством, ядра водорода освещаются радиочастотными волнами. Когда это влияние прекращается, они отвечают отправкой сигнала. Они улавливаются детекторами и анализируются компьютерами для создания изображений. Интенсивность сигнала зависит от содержания водорода в тканях, что позволяет различать их виды на фотографии. В отличие от рентгена и компьютерной томографии, при МРТ не используется ионизирующее излучение, что делает метод безопасным с точки зрения радиационного воздействия.
— МРТ обеспечивает высококонтрастные изображения таких тканей, как головной мозг (включая позвоночник), мышцы, связки, суставы и все внутренние органы. Этот метод особенно полезен для неврологических и ортопедических исследований и лучше отображает мягкие ткани, чем другие методы. Этот тест используется для оценки состояния хрящей, связок, сухожилий, сердечной мышцы и структур сердца. Это также позволяет диагностировать опухоли, инсульты и рассеянный склероз. - отметил Иван Красняков.
Как вид обследования зависит от патологии
— Если область интереса кость, то это рентген или компьютерная томография, если область интереса ограничена мягкими тканями, то это МРТ. Это деление существовало 10-20 лет назад и связано с тем, какие структуры (твердые или мягкие) более отчетливо видны на фотографиях. Возможности компьютеров и оборудования магнитно-резонансной томографии теперь стали гораздо ближе. И не всегда сразу понятно, каким томографом сделан снимок. Владислав Никитин, доцент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ, кандидат физико-математических наук, рассказал, что самое главное при направлении пациентов на компьютерное или магнитно-резонансное обследование – это наличие противопоказаний.
Любая томография (компьютерная или магнитно-резонансная томография) позволяет обнаружить наличие структур (доброкачественных или злокачественных) по всему организму. В костях - саркомы, в головном мозге - отеки (участки, пораженные после инсульта), в кишечнике - грыжи и перекруты, в органах дыхания - туберкулез, в опорно-двигательном аппарате - изменения суставов (артроз), в сердечно-сосудистой системе - Наличие бляшек, инфаркт, инсульт.
Что лучше диагностирует рак?
«Современные компьютерные томографы имеют гораздо более высокое разрешение, чем аппараты МРТ, поэтому они могут помочь обнаружить рак раньше. Важное примечание: обычно это возможно только с помощью биопсии (удаления части ткани и проведения гистологического исследования). Определить, является ли ткань Чтобы обнаружить наличие рака на ранней стадии, важно использовать специальные вещества, которые вводятся в ходе исследования и накапливаются в раковых клетках, чтобы их было хорошо видно на фотографиях», — говорит ученый-биомеханик из ПНИПУ.
Стоит ли бояться радиации при рентгене и КТ?
Поскольку МРТ работает на других принципах и излучение разное, она безвредна для человеческого организма. Но рентген и компьютерная томография включают в себя рентгеновские лучи.
— Доза ионизирующего излучения при рентгене зависит от области исследования. Например, грудная клетка поглощает около 0,1 мЗв (миллизиверт). Рентгенограммы зубов составляют около 0,005 мЗв, а фотографии конечностей — около 0,001 мЗв. Обычно максимальная доза облучения за процедуру не превышает 1 мЗв.
Обратите внимание: Японские ученые осваивают технологии создания детей из клеток кожи.
При КТ головы доза составляет примерно 2 мЗв для грудной клетки, 7 мЗв для грудной клетки и 10 мЗв для брюшной полости. Биофизик из Пермского политехнического университета рассказал, что при комплексном исследовании максимальный ток, который могли получить пациенты, составлял 20-30 мЗв, но это было редкостью.Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ) рекомендует ограничить годовую дозу облучения населения от искусственных источников радиации, не связанных с медицинскими обследованиями, до 1 миллизиверта. Для медицинских процедур дозы могут быть выше из-за диагностических и терапевтических преимуществ. Опасная доза радиации в 100 миллизивертов в год считается порогом значительных рисков для здоровья. Острое лучевое поражение может возникнуть при дозах выше 500 мЗв.
Следовательно, чтобы получить опасную дозу радиации, потребуется около 1000 рентгенограмм грудной клетки. Редкие проверки безопасны, однако следует избегать чрезмерных проверок. Тяжелая лучевая нагрузка при компьютерной томографии грудной клетки возникла уже на 14-й операции. Поэтому этот метод нужно использовать с умом.
— При частых операциях КТ в клетках человека могут возникать аномалии, повышающие вероятность возникновения опухолей. Обычно это происходит на слизистых оболочках, где деление клеток происходит чаще всего. Необходимо соблюдать время не только из-за факта облучения, но и потому, что если временной интервал между исследованиями будет коротким, то мы не увидим изменений между изображениями. Это значит, что наши исследования будут напрасными", - добавил Владислав Никитин.
Кстати, на детей рентгеновское излучение воздействует тяжелее, чем на взрослых, из-за роста организма, когда активно деление клеток.
Какие части тела следует облучать реже?
Специалисты по биомеханике ПНИПУ считают, что чем чаще деления клеток происходят в определенной области, тем менее целесообразно проведение компьютерной томографии. Во время деления генетическая информация, записанная в хромосомах в виде крупных молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), подвергается воздействию радиации. Репродуктивная система особенно хрупка: в ней образуются клетки, имеющие половину хромосомного набора.
Но стоит отметить: современные компьютерные томографы активно развиваются и на данный момент очень безопасны с точки зрения дозы радиации.
Внутрь попал инородный предмет. Что поможет его обнаружить?
Для этих целей часто используется рентгенография, поскольку она хорошо визуализирует материалы высокой плотности. Можно увидеть металлические предметы (гвозди, иглы, осколки), фрагменты костей и некоторые виды стекла. Но рентгеновские лучи не подходят для обнаружения предметов из мягких тканей, пластика или дерева.
КТ, более точный метод, также может «видеть» мягкие ткани вокруг стекла, пластиковых предметов и посторонних предметов. Этот тип томографии имеет трудности с некоторыми пластиками и органическими материалами (например, деревом), но все же лучше, чем рентгеновские снимки.
МРТ реже используется для поиска инородных тел, поскольку она дороже и имеет другие свойства. С его помощью можно увидеть мягкие ткани в высоком разрешении, а также некоторые инородные предметы, искажённые магнитными полями.
— МРТ плохо показывает пластик или дерево. Перед операцией вас также спросят, есть ли металлические имплантаты. Если они есть, то вас не допустят к участию в программе. Поскольку при МРТ используются сильные магнитные поля, с ним могут взаимодействовать металлические предметы. Существует риск смещения этих тел, что может привести к серьезным травмам или даже смерти. Кроме того, металлы могут нагреваться под воздействием радиочастотных волн, вызывая ожоги кожи и дискомфорт пациента. И, как и в случае с рентгеном и компьютерной томографией, изображения могут быть искажены. - отметил Иван Красняков.
Вот почему пациентам рекомендуется перед операцией снять серьги, кольца, цепочки, пирсинг и металлическую одежду. Ваш врач должен быть проинформирован о наличии внутренних имплантатов, кардиостимуляторов, металлических коронок и других подобных предметов. Они являются противопоказаниями к данной операции.
Можно ли с украшениями на КТ и рентген?
При рентгенографии и компьютерной томографии необходимо удалять металлические части, чтобы избежать появления артефактов изображения (искажений или ложных теней), что затрудняет интерпретацию результатов. Это особенно важно в компьютерной томографии, где артефакты могут существенно снизить качество 3D-реконструкций. Тень возникает из-за того, что металл очень хорошо поглощает рентгеновские лучи. Это скроет детали, которые необходимо увидеть врачам для постановки правильного диагноза. Металлические украшения все еще могут отражать и рассеивать рентгеновские лучи. Это ухудшает качество изображения и вам придется повторять обследование и получать дозу облучения заново.
Что делать людям с клаустрофобией?
— Поскольку томограф — это прибор с закрытым пространством, не каждый будет чувствовать себя в нем комфортно. Существует несколько вариантов тестирования на клаустрофобию. Сначала можно направить пациента в медицинское учреждение, имеющее открытый томограф. У него нет ограничительного «зонирования» по бокам, как у техники туннельного типа. Во-вторых, обследование можно проводить под общим наркозом, который обычно делают детям, особенно раннего возраста, — говорит Владислав Никитин.
Как КТ позволяет проводить виртуальные операции
— Компьютерная томография и другие подобные методы активно используются не только для диагностики, но и для создания виртуальных сценариев предстоящих операций. Иван Красняков поясняет, что этот процесс часто называют виртуальным хирургическим планированием или предоперационным моделированием.
Пациенты проходят компьютерную томографию, которая создает подробные изображения внутренних структур тела в виде серии двухмерных срезов. Специалисты используют программное обеспечение для обработки компьютерных изображений и создания трехмерных моделей органов и структур, которые будут подвергнуты операции. Это дает точное изображение анатомии пациента. Используя эту 3D-модель, хирурги могут подходить к различным хирургическим сценариям, оценивать возможные трудности и планировать доступ к необходимым областям. Виртуальные инструменты помогают врачам определять лучшие точки входа, маршруты и подходы. Преимущества этого подхода: повышение точности, снижение осложнений, оптимизация времени операции и переход к персонализированному лечению.
Эта технология помогает обучать врачей, особенно в сложных и уникальных случаях, совершенствовать свои навыки и готовиться к неожиданностям. Некоторые системы позволяют интегрировать данные КТ в операционную систему, что позволяет хирургам сравнивать виртуальные модели с реальной анатомией пациента в режиме реального времени.
В России виртуальное хирургическое планирование уже активно используется в ведущих медицинских учреждениях. Он особенно подходит для сложных и высокотехнологичных операций, таких как хирургия позвоночника и суставов, кардиохирургия, восстановление после травм, сосудистая и онкологическая хирургия (удаление опухолей).
[Моя] Наука Рентгеновская КТМР Радиационная биология Здоровье Длинная статья 2Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Просветим: ученые Пермского Политеха рассказали, какие болезни выявляют рентген, КТ и МРТ.