|
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММЫ ПОСТПРОЦЕСИНГА И ИХ ВОЗМОЖНОСТИ
Бобровник Ю.
Журнал «Променева діагностика, променева терапія», №3, 2002.
СОДЕРЖАНИЕ
- Мультипланарная реконструкция (MPR)
- Трехмерная реконструкция (3D)
- Виртуальная эндоскопия
- Проекции максимальной и минимальной интенсивности МIР МinІР
Рядом с постоянным совершенствованием технических параметров Кт-сканеров всевозрастающее значение в последнее время приобретают программы постпроцесинга, что разрешают значительно расширить диагностические возможности компьютерной томографии.
При этом, рядом с разными вариантами программ мультипланарной и трехмерной реконструкции, которые существуют уже более 10 лет, появление программ для определения степени кальцификации коронарных сосудов, оценки церебральной перфузии, колонографии, кардиоисследований и т.д. действительно привносит в КТ элементы функциональной диагностики, открывая все новые возможности.
Поэтому целью этого раздела есть попытка дать короткий обзор таких программ и их диагностических возможностей на примере программ, которые предлагаются компанией General Electric Medical Systems.
Прежде всего, расскажу о программах мультипланарной (MPR) и трехмерной реконструкции (3D).
Программы MPR давно уже стали практически во всех моделях КТ стандартным инструментом, который используется для построения разреза объекта в любой плоскости, отличной от аксиальной. И, наверное, более менее новой есть возможность построения перереза по кривой, что разрешает делать перерез вдоль сосуда, кости или другого протяжного объекта. Полезность этой программы для исследования объектов, расположенных перпендикулярно к плоскости сканирования (как, например, позвоночник), есть довольно очевидной, хотя и с ограничениями, о которые мы поговорим ниже.
Алгоритмы трехмерной реконструкции появились еще в середине 80-х годов и применялись даже для аксиальных (неспиральных) томографов. Спиральный режим, вплоть до появления в последние годы мультисрезовых томографов, не внес важных изменений. Дело состоит в том, что для получения качественного трехмерного изображения существует несколько важных технических ограничений. Первое состоит в раздельной способности томографа, вдоль так называемой z - оси - в направлении, перпендикулярном плоскости томограммы. Очевидно, что этот параметр определяется толщиной пласта, который сканируется, то есть толщиной коллимации пучка излучения. Обычно этот параметр задается равным 10мм, реже 5мм, поэтому качество, в данном случае детализация формы и размеров, трехмерного объекта, оказывается недопустимо низкой. Понятно, что улучшить разрешение можно уменьшением толщины пласта. Для большинства томографов минимальная толщина пласта составляет 1мм. Но при этом перед врачом сразу же возникает дилемма: для того чтобы просканировать орган длиной в 10 см, нужно всего 10 сканов при толщине пласта в 10мм и 100 сканов при толщине в 1мм. И дело даже не в затратах времени на сканирование и реконструкцию изображений - спиральный томограф может это сделать за несколько минут. Дело в том, что коллимация луча осуществляется путем сближения пластин коллиматора таким образом, чтобы в щель между ними проникала только часть первичного пучка излучения, которое генерируется трубкой. Так при переходе из толщины 10мм на 1мм достигает объекта исследования и блока детекторов только 10-тая часть генерируемой мощности, а 90% отсекается коллиматорами. Больше того, уменьшение количества квантов, которые регистрируются детектором, в 10 раз естественно приводит к возрастанию шума изображения более чем в 3 раза (корень квадратный из 10) и, итак, к значительному ухудшению разрешения по плотности. Компенсировать эту потерю можно только адекватным увеличением мощности излучения, что наиболее часто технически невозможно из – за ограничения мощности генератора и тепловых ограничений трубки.
Поскольку рентгеновская трубка является наиболее дорогим ресурсом томографа, который расходуется, похоже, что подобные режимы сканирования может себе разрешить только человек, который желает за свои деньги обогревать мировое пространство.
Другой важной причиной, которая ограничивает применение 3D реконструкции, является тот факт, что реально в автоматическом или полуавтоматическом режиме могут быть выделены (отделенные один от другого) только органы или ткани, которые имеют значительные расхождения в рентгеновской плотности. Фактически такими являются только кости и большие сосуды, заполненные контрастом. Выделение же других органов требует настолько значительных затрат времени и терпения и имеет настолько неоднозначный результат, который может привести скорее к неправильному диагнозу, чем облегчает его установление. Поэтому реально на практике к последнему времени 3D применяется не как диагностический инструмент, а как возможность для врача-диагноста предоставить результат диагностики в удобном для демонстрации виде хирургу, для консилиума, презентации, для диссертации и т.п. Справедливости ради надо заметить, что второй недостаток больше пригодный алгоритмам 3D реконструкции, который имеет общее название Shaded Surface DіsplayОтображение Поверхности Полутенями, и в которых 3-мерный объект представлен его поверхностью, на которой полутоны используются для отображения формы этой поверхности, а цвет - для раскрашивания отдельных органов. В последние 5 лет рядом с этим алгоритмом применяется алгоритм Volume RenderіngОбъемное Отображение (преобразование), в котором каждой точке избранного объема присваивается яркость, которая отвечает ее рентгеновской плотности. При этом появляется возможность видеть не только форму органов и их взаимное расположение, но и их внутреннюю структуру; сквозь менее плотные (а значит, менее ярко отображаемые) ткани видеть более плотные: например, видеть сосуды, которые пронизывают ткань, кальцификаты, уплотнения. Обычно при этом не ставится также задача четко очертить контуры органа. Наоборот, органы видные как бы в совокупности вместе с возможными аномалиями: прорастаниями опухоли из ткани в ткань, спайками и т.д.
Только с появлением в последние годы мультисрезовых томографов, сканирующих за один оборот гентри одновременно 4 и более слоев (в данный момент 8 и 16) инструментарий 3D стал все более приобретать диагностическое значение. Причиной послужил тот факт, что такой томограф за одну – две минуты сканирования выдает несколько сотен изображений тонких пластов, проанализировать которые традиционным просмотром за допустимое время врач просто уже не в состоянии. Поэтому 3D помогает локализовать патологию, а потом уже анализировать только избранные пласты. К сожалению, пока количество таких томографов в общей массе установленных небольшое, хотя и быстро возрастает.
Общее название Vіrtual Endoscopy – в General Electrіc программа носит собственное имя NAVІGATOR. Программа предназначена для визуализации внутренних пустот и сосудистой системы с имитацией технологии эндоскопического исследования. Очевидным ее преимуществом является неинвазивность процедуры, хотя проблемы из разрешающей способности (те же, что и для алгоритмов 3D) не позволяют утверждать, что она заменяет традиционную бронхоскопию. Поэтому виртуальную эндоскопию для бронхов достоверно можно рассматривать как альтернативу, например, для оценки постоперационного состояния, если введение бронхоскопа в зону операционного вмешательства проблематично. В то же время применение виртуальной эндоскопии для исследования прямой кишки имеет вид целиком целесообразный: размеры объекта большие, да и неинвазивность более привлекательна. Поэтому это направление развито в отдельную программу с общим названием СТ Colonography КT-колонография, за основу которой взят алгоритм виртуальной эндоскопии в сочетании с мультипланарной и трехмерной реконструкцией. Определенный интерес представляет и виртуальная ангиоскопия больших сосудов.
Предназначены для визуализации сосудистой системы, которая наполнена контрастом, воздухоносных путей (трахея, бронхи, пищевод). Больше известные как КТ Ангиография, так как именно в этой области достигнут явный диагностический успех и развитие. При исследовании больших сосудов (более 1мм) КТ Ангиография способна частично заменить традиционную ангиографию. Основным недостатком является невозможность получения динамической картины кровотока, поскольку сканирование сосудов, которое идет перпендикулярно к плоскости сканирования, занимает несколько десятков секунд - в отличие от нескольких кадров в секунду для традиционной ангиографии. Тем не менее, малая инвазивность (болюсная инжекция порядка 100 мл контрастного вещества) в соединении с трехмерными свойствами полученных результатов обеспечивают эффективность диагностики. Поэтому эти программы уже стали стандартными для современных КТ. У GE эти программы входят составной частью в пакет MPVR – Multі – Projectіon Volume Reconstructіon Мультипроекционная объемная реконструкция, и, кроме возможности получения проекций максимальной и минимальной интенсивности, дают также возможность получать Average Projectіon Проекции средних значений, которые обеспечивают имитацию обычного радиографического изображения.
Название Проекции Максимальной Интенсивности происходит из логики действия этого алгоритма: изображение строится путем выбора из исследуемого объема точек, которые имеют интенсивность выше заданного порога, с дальнейшим проектированием на плоскость просмотра. Поскольку сосуды, заполненные контрастом, имеют рентгеновскую плотность, которая значительно превышает плотность окружающих тканей, то в результате мы видим изображения разветвленной сосудистой системы. Правда сначала изображение, созданное компьютером, маскируется костными структурами, так как их плотность тоже высокая, но с помощью довольно несложных манипуляций и приемов оператор отсекает лишнее.
Хорошим дополнением к исследованию с контрастом является программа для автоматического мониторирования процесса заполнения контрастом избранного объекта с целью определения момента для старта сканирования, когда структура, которая исследуется, хорошо контрастирована.
|
Мой e-mail: iluhin@sktel.com.ua