а) Радиационная безопасность при КТ. Самым первым пунктом радиационной безопасности является обоснование необходимости диагностических процедур. Это позволит предотвратить ненужное облучение пациентов. КТ-визуализация широко применяется в исследовании органов грудной клетки. В блоке 6.1 перечислены наиболее распространенные клинические показания к КТ легких.
б) Параметры, влияющие на дозу излучения при КТ органов грудной клетки. Параметры сканирования, оказывающие влияние на дозы излучения при КТ грудной клетки, обобщены в таблице 3.
1. Управление током рентгеновской трубки. Ток рентгеновской трубки, наверное, является наиболее важным параметром сканирования, влияющим как на качество изображения, так на и дозу излучения. Большинство исследований органов грудной клетки должно выполняться в режиме автоматического управления экспозицией (АУЭ).
Качество изображения в целом зависит от дозы излучения, размеров сканируемой области и коэффициента ослабления тканей. Размеры тела и коэффициент ослабления являются исходными параметрами для выбора техники АУЭ. Если доза излучения остается постоянной, то качество изображений органов грудной клетки, обладающих низкими коэффициентами ослабления, будет выше по сравнению с органами брюшной полости и таза, коэффициенты ослабления которых выше. Поэтому при КТ органов грудной клетки используемая доза излучения ниже по сравнению с КТ органов брюшной полости.
Алгоритм АУЭ оценивает коэффициент ослабления той или иной области тела на основании предварительной рентгенографии и соответствующим образом настраивает параметры тока, подаваемого на рентгеновской трубку. Так, при КТ плечевого пояса значения тока будут выше (более высокий коэффициент ослабления костей) по сравнению с другими участками грудной клетки (относительно низкий коэффициент ослабления легких, рис. 1 и 2).
Рисунок 1. КТ органов грудной клетки, выполненная post mortem, пациента 67 лет (79 кг), полученная на 64-рядном мультидетекторном КТ сканере (GE Discovery СТ750 HD) на четырех уровнях излучения при напряжении 120 кВ, с автоматическим управлением экспозицией и адаптивной статистической итеративной реконструкцией 50%. (А) 36 мА, CTDIvol 1,4 мГр, DLP 62 мГр*см. (Б) 68 мА, CTDIvol 2,6 мГр, DLP 114 мГр*см. (В) 207 мА, CTDIvol 6 мГр, DLP 267 мГр*см. (Г) 351 мА, CTDIvol 14 мГр, DLP 606 мГр*см. Узелок в левой верхней доле (черная стрелка) хорошо виден на всех четырех изображениях
Рисунок 2. КТ органов грудной клетки, выполненная postmortem, пациента 82 лет (57 кг), полученная на 64-рядном мультидетекторном КТ сканере (GE Discovery CT750HD) на четырех уровнях излучения при напряжении 120 кВ, с автоматическим управлением экспозицией и адаптивной статистической итеративной реконструкцией 50%. (А) 21 мА, CTDIvol 0,8 мГр, DLP 38 мГр*см. (B) 37 мА, CTDIvol 1,5 мГр, DLP 68 мГр*см. (C) 85 мА, CTDIvol 3,4 мГр, DLP 156мГр*см. (D) 341 мА, CTDIvol 13 мГр, 01Р608мГр*см. Выпот в левой плевральной полости (стрелки) плохо виден при уровне CTDIvol 0,8 мГр (21 мА, А). Количество шумов увеличивается с понижением тока рентгеновской трубки, что также оказывает влияние на выявляемость изменений средостения
Выделяют три типа техник АУЭ. Техника угловой модуляции регулирует ток на рентгеновской трубке в соответствии с геометрической асимметрией поперечных срезов тела. Если доза излучения остается постоянной, качество изображения зависит от длины пробега рентгеновского луча в толще тела пациента.
Так, в режиме угловой модуляции более тонкие участки тела (в передне-заднем или задне-переднем направлении) сканируются при меньших значениях тока, в отличие от более широких участков (в боковом направлении).
Продольная техника АУЭ регулирует ток рентгеновской трубки при перемещении последней вдоль пациента от одного среза к следующему. Такая техника обеспечивает автоматическое модулирование силы тока в зависимости от коэффициента ослабления тканей вдоль длинника области исследования. Комбинированная техника модулирования сочетает в себе обе описанные техники.
Большинство техник АУЭ требуют от оператора спецификации параметров изображения (например, индекс шума [GE Healthcare], качество мАс [Siemens Healthcare], стандартное отклонение [Toshiba], мА и толщина среза [Philips Healthcare]). Все алгоритмы АУЭ автоматически регулируют ток рентгеновской трубки в зависимости от размеров пациента (коэффициент ослабления тканей и размеры тела в области исследования).
Эти алгоритмы уменьшают подаваемый на трубку ток у маленьких пациентов и увеличивают его, а вместе с ним и дозу излучения, у крупных пациентов (при условии постоянства всех остальных параметров исследовании). Для пациентов различного размера техника АУЭ предполагает выбор требований к качеству изображений, однако вариаций таких требований очень много, особенно для пациентов с «экстремальными» типами телосложения.
Как правило, рутинная КТ органов грудной клетки выполняется при значениях дозы на 30-50% ниже, чем рутинная КТ органов брюшной полости. Поэтому параметры качества изображений при КТ органов грудной клетки должны быть ниже. Точно также КТ в динамике по поводу узелкового образования легкого или рака легкого могут выполняться на сниженных значениях качества и, соответственно, дозы излучения.
Помимо размеров пациента и клинических показаний алгоритмы АУЭ должны настраиваться в соответствии с желаемым уровнем снижения дозы излучения с учетом техник IR. Подходящей точкой отсчета при новом применении методов IR является снижение дозы излучения на 25-30% по сравнению с FBP. Такое снижение дозы излучения достигается за счет соответствующей модификации алгоритма АУЭ или снижения вольтажа трубки. Методы итеративной реконструкции (например, адаптивная статистическая итеративная реконструкция [GE healthcare]) позволяют снизить дозу излучения на 65%.
При выборе требований АУЭ к качеству изображения нужно не забывать о целевом или желаемом уровне CTDIvol. Например, большинство исследований в динамике по поводу узелкового образования легкого может быть выполнено на уровнях CTDIvol от 1 до 3 мГр. Целевое значение CTDIvol, таким образом, поможет оператору выбрать правильные требования к качеству изображения исходя из техники АУЭ.
2. Выбор оптимального напряжения трубки. Важность правильного выбора напряжения рентгеновской трубки при КТ органов грудной клетки сложно переоценить, особенно если учесть, что в настоящее время появились трубки высоких энергий (возможность выбора высоких значений тока при низком вольтаже) и техники IR. Напряжение трубки оказывает огромное влияние на дозу излучения, а также на контрастность изображения, особенно при исследовании с контрастным усилением.
При КТ органов грудной клетки с КУ в т.ч. при КТ-ангиопульмонографии, у большинства пациентов среднего или небольшого телосложения для снижения дозы излучения и увеличения контрастности изображения следует выбирать низкие значения напряжения (<120 кВ). Большинство исследований органов грудной клетки проводятся на значениях напряжения 80-100 кВ, за исключением пациентов с морбидным ожирением, у которых может понадобиться увеличение напряжения до 120 кВ.
Использование низких напряжений при КТ-ангиопульмонографии не только способствует лучшему контрастированию, но и улучшает визуализацию мелких, субсегментарных легочных эмболов.
При бесконтрастных исследованиях органов грудной клетки и использовании техник IR для снижения дозы излучения следует проводить сканирование на напряжении 80-100 кВ. Недавно появился сканер (Definition Force, Siemens Healthcare), обеспечивающий возможность исследования на 100 кВ, что вкупе с использованием оловянного фильтра и техники IR помогает снизить дозу излучения до менее 1 мЗв.
Лишь немногие сканеры имеют функцию автоматического выбора напряжения. При работе на таких сканерах оператор выбирает лишь тип исследования (например, бесконтрастная КТ, постконтрастная КТ, КТАПГ), а автоматика сама выбирает подходящий вольтаж для поддержания постоянного отношения контраст/шум при постоянной или более низкой дозе излучения. Оператор в зависимости от клинических показаний или области тела может менять предельные значения настроек вольтажа.
Этот алгоритм работает синхронно с алгоритмом АУЭ, в результате чего ток рентгеновской трубки меняется автоматически вместе с изменением напряжения.
Другим преимуществом снижения вольтажа при КТ органов грудной клетки является потенциальная возможность уменьшения требуемого объема контрастного препарата. По сравнению с высокими значениями вольтажа использование низких значений позволяет уменьшить объем контраста на 25-50%.
в) Роль итеративной реконструкции в КТ органов грудной клетки. В современных МДКТ сканерах традиционные FBP алгоритмы замещаются IR алгоритмами. Алгоритм IR сравнивает массив данных измеренной проекции с оцененным массивом данным, и в результате нескольких таких шагов генерирует КТ-изображение. Первый КТ сканер, разработанный Хаунсфилдом, для реконструкции изображения использовал итеративную технику.
Однако прогрессивное увеличение размеров матриц современных КТ сканеров требовало ускорения и вычислительных возможностей, поэтому наибольшее распространение получили техники FBP, в меньшей степени зависимые от вычислительных возможностей оборудования. Появление мощных процессоров возродило интерес к итеративным техникам. Большинство крупных производителей томографов сегодня предлагают итеративные алгоритмы, которые позволяют снизить дозу излучения и улучшить качество изображений при различных клинических показаниях и в различных возрастных группах.
Проще говоря, IR алгоритмы снижают шумность изображения и выраженность артефактов при более низких по сравнению с FBP дозах излучения. Поэтому оператору для использования преимуществ IR алгоритма необходимо соответствующим образом снизить дозу излучения. Реконструкция изображения с использованием большинства IR алгоритмов занимает столько же времени, что и традиционные FBP алгоритмы. Исключением является итеративная реконструкция, основанная на моделях (MBIR; GE Healthcare), при использовании которой реконструкция одной серии изображений может занимать 30-60 минут.
Снижение дозы излучения, как уже говорилось, достигается изменением тока или вольтажа рентгеновской трубки. В зависимости от уровня снижения дозы излучения, размеров пациента или предпочтений оператора может быть выбрана различная сила IR алгоритмов. Более высокая сила алгоритма приводит к генерации изображении с низким уровнем шумов, однако внешний вид изображений при этом сильно меняется, что может быть неприемлемо для некоторых пользователей.
Если вы впервые используете методы IR, в качестве целевых показателей рекомендуем снижать дозу излучения не более, чем на 20-30%, и использовать IR алгоритмы небольшой силы. С накоплением опыта и появлением доверия рентгенолог может увеличить силу и еще более снизить дозу излучения. Помимо снижения шумности изображений итеративные методы помогают увеличить контрастность изображений за счет низких значений кВ при одновременном снижении дозы излучения.
На рисунках 3-7 показано влияние итеративных техник на качество изображение и дозу излучения. Представленные изображения, демонстрирующие FBP и IR техники, получены сканерами различных производителей.
Рисунок 3. Рутинная КТ органов грудной клетки пациента 26 лет (57 кг), томограммы получены на 64-рядном мультидетекторном сканере (GE Discovery CT750HD) при стандартных значениях дозы излучения и реконструкции изображений с использованием алгоритма обратной проекции с фильтрацией (FBP) (А, 120 кВ, АУЭ, CTDIvol 5 мГр, DLP 191 мГр*см)и при низких дозах излучения (20 мА, 120 кВ, CTDIvol 0,8 мГр, DLP 30 мГр*см) с использованием алгоритма FBP (B) и адаптивной статистической итеративной реконструкции с уровнем смешения 70% (C). На всех срезах виден узелок размером 6-7 мм в верхнем сегменте правой нижней доли (белые стрелки)
Рисунок 4. Рутинная КТ органов грудной клетки пациентки 66 лет (57 кг), томограммы получены на 128-рядном мультидетекторном сканере (Philips iCT) при стандартных значениях дозы излучения и реконструкции изображений с использованием алгоритма обратной проекции с фильтрацией (FBP) (А, 120 кВ, АУЭ, CTDIvol 5 мГр, DLP 171 мГр*см) и при низких дозах излучения (55 мА, 120 кВ, CTDIvol 0,7 мГр, DLP 28 мГр*см) с использованием алгоритма FBP (B) и алгоритма iDose (C). На всех срезах виден узелок размером 8 мм в левой верхней доле (стрелки)
Рисунок 5. Рутинная КТ органов грудной клетки пациента 67 лет (60 кг), томограммы получены на 64-рядном мультидетекторном сканере (Siemens Definition Flash) при стандартных значениях дозы излучения и реконструкции изображений с использованием алгоритма обратной проекции с фильтрацией (FBP) (А, 120 кВ, АУЭ, CTDIvol 8,6 мГр, DLP 267 мГр*см), при низких дозах излучения (36 мА, 120 кВ, CTDIvol 1,1 мГр, DLP 35 мГр*см) с использованием алгоритмов FBP (B) и SAFIRE (Siemens Healthineers, C). На всех срезах виден узелок размером 8 мм в левой нижней доле
Рисунок 6. Рутинная КТ органов грудной клетки пациента 78 лет (82 кг), томограммы получены на 320-рядном мультидетекторном сканере (Toshiba Aquilion One) при стандартных значениях дозы излучения и реконструкции изображений с использованием алгоритма обратной проекции с фильтрацией (FBP) (А, 120 кВ, АУЭ, CTDIvol 22,2 мГр, DLP 774 мГр*см), при низких дозах излучения (фиксированный ток 10 мА, 135 кВ, CTDIvol 0,3 мГр, DLP 11 мГр*см) с использованием алгоритмов FBP (B) и AIDR3D (Canon Medical Systems, C). На всех срезах виден узелок размером 4 мм в правой верхней доле (стрелки)
Рисунок 7. Скрининг рака легкого. Томограмма пациента 73 лет (69 кг, 120 кВ, фиксированный ток, CTDIvol 1,3 мГр, DLP 56 мГр*см), полученная на 64-срезовом мультидетекторном сканере. На изображении виден плотный узелок в левой верхней доле (стрелка)
г) Резюме. Совершенствование технологий КТ позволяет нам сегодня проводить исследование быстрее, часто без задержки дыхания и при более низких дозах излучения. Это в первую очередь касается исследований органов грудной клетки. Современные МДКТ сканеры сочетают в себе множество различных технологий, позволяющих значительно улучшить качество получаемых изображения и вместе с тем уменьшить дозы излучения до очень низких значений.
