Počítačová tomografia

Výpočtová tomografia (angl. computed (axial) tomography, skr. CT) je rádiologická vyšetrovacia metóda, ktorá pomocou röntgenového žiarenia umožňuje zobrazenie vnútra ľudského tela. Metóda sa využíva najmä v oblasti medicíny, kde slúži na diagnostiku širokého spektra poranení a chorôb.

Prístroj, ktorý takéto zobrazenie umožňuje, sa nazýva výpočtový tomograf.

História

Za objaviteľa výpočtovej tomografie sa považuje Godfrey Newbold Hounsfield. Myšlienka i samotný projekt prvého prístroja vznikol v roku 1972 vo výskumných laboratóriách EMI (teraz Sensaura, vlastnená spoločnosťou Creative Technology Ltd.). Nezávisle od neho ten istý objav urobil Allan McLeod Cormack z Tufts University a v roku 1979 zaň obaja spoločne dostali Nobelovu cenu.

Princíp

Základným princípom metódy je zber a výpočtové spracovanie veľkého množstva údajov o hodnote absorpcie röntgenového žiarenia. Tie sú získavané tak, že zdroj žiarenia – röntgenka a oproti nej sa nachádzajúce detektory rotujú okolo predmetu záujmu (napríklad pacienta). Táto matematická procedúra sa nazýva tomografická rekonštrukcia a jej podstatou je inverzná Radonova transformácia.

Rozdelenie

Z hľadiska možností použitia je v dnešnej dobe možné rozdeliť výpočtovú tomografiu na 4 základné typy:

konvenčná výpočtová tomografia
špirálová (helikálna) výpočtová tomografia
multidetektorová (alebo tzv. „multi-slice“) výpočtová tomografia – MDCT alebo MSCT
EBCT
CBCT – výpočtová tomografia na princípe kužeľovitého zväzku lúčov (Cone Beam Computed Tomography)

Konvenčná výpočtová tomografia

Je najstarším typom výpočtovej tomografie. Ide vo svojej podstate o čisto dvojrozmernú zobrazovaciu metódu, ktorá funguje spôsobom: priečny rez ľudským telom –» posun stola s pacientom –» ďalší priečny rez. Vyšetrenie je pomalé a prakticky neumožňuje napríklad dynamické štúdie cievneho zásobenia orgánov.

Špirálová (helikálna) výpočtová tomografia

Je modernejším typom výpočtovej tomografie, z ktorej vychádza aj MSCT. Jej rozvoj umožnil objav technológie slip-ring: spôsobu, ktorý umožnil prenos dát a energie medzi rotujúcim systémom röntgenka-detektory a samotným prístrojom bez toho, aby bola ich rotácia obmedzovaná spojením dátovými či elektrickými káblami. Ide o trojrozmernú zobrazovaciu metódu, ktorá zbiera dáta z určitého objemu (vyšetrovanej časti tela). Následne sa z týchto dát, ktoré sa označujú ako „surové dáta“ (angl.termín „raw data“), rekonštruujú rezy v požadovaných rovinách. Samotné snímanie prebieha tak, že pacient je plynulým pohybom vsúvaný do otvoru prístroja, kde rotujú oproti sebe postavená röntgenka a rad detektorov. Ak si tento pohyb znázorníme vzhľadom k pacientovi, výsledkom je niečo, čo sa podobá strune od pera a v geometrii sa nazýva helix – z toho helikálne CT. Zaužívaný termín „špirálové CT“ nie je presný, špirála je iným geometrickým útvarom.

Okrem možností rekonštrukcií rezov v ľubovolnej rovine je veľkou výhodou i rýchlosť – vyšetrenie trvá dosť krátko na to, aby bol pacient schopný zadržať dych.

MSCT (MDCT)

Najmodernejšia forma výpočtovej tomografie. V podstate ide o helikálne CT, ktoré má však namiesto jedného niekoľko radov detektorov uložených vedľa seba (až 256). Výsledkom zjednodušene je, že helix okolo pacienta sa zahustí až 256-krát a teda i množstvo a presnosť dát je rádovo vyššia. Otvorili sa tak celkom nové možnosti výpočtovej tomografie – CT koronarografia, virtuálna kolonoskopia, perfúzne štúdie a mnoho ďalších.

EBCT

EBCT (skratka z angl. electron-beam computed tomography) je osobitným typom výpočtová tomografie. Rozdiel je v tom, že zdrojom röntgenového žiarenia nie je rotujúca röntgenka, ale nepohyblivé elektrónové delo. Elektróny sú podobne ako v televíznej obrazovke vychyľované na terče, smerujúce žiarenie požadovaným spôsobom. Hlavnou výhodou je extrémna rýchlosť, rádovo 25 – 50 ms – to umožňuje detailné vyšetrenie srdca. Nevýhodou je veľká technická a finančná náročnosť – tieto prístroje sú postupne nahradzované technológiou MSCT. Na Slovensku sa takýto typ prístroja nenachádza a je takmer isté, že sa tu už ani neobjaví.

CBCT

CBCT – výpočtová tomografia na princípe kužeľovitého zväzku lúčov (skratka z angl. Cone Beam Computed Tomography) je relatívne novým typom CT s nízkou radiačnou záťažou porovnateľnou s konvenčnými RTG snímkami. Využíva sa predovšetkým v zubnom lekárstve a zatiaľ pokusne na zobrazovanie prsníkov (nevýhodou technológie je malé zorné pole (FOV – field of view), ktoré neumožňuje zobrazovať objemnejšie časti tela). Priemerný sken má záťaž približne 50 mikroSievertov (klasické CT 1 500 – 3 300 mikroSievertov).

Dôležité pojmy

Pitch

Termín prevzatý z anglického názvoslovia, slovenský ekvivalent sa nepoužíva. Používa sa pri helikálnom CT. Je to pomer medzi dĺžkou posunu stola počas jednej rotácie systému röntgenka-detektor a hrúbkou rezu. Čím je jeho hodnota vyššia, tým väčšiu časť tela môžeme vyšetrením pokryť, no tým viac klesá výsledná kvalita obrazu. Vyšší pitch pomerne výrazne znižuje celkovú radiačnú záťaž pacienta. Nastavenie sa väčšinou pohybuje v rozmedzí 1,4 až 2.

Príklad: Ak uvažujeme o čase rotácie 1 sekunda, tak pri pohybe stola o 5 mm za sekundu a hrúbke rezu 5 mm, bude mať pitch hodnotu 1. Ak bude pohyb stola 10 mm za sekundu a hrúbka zostane 5 mm, pitch bude 2.

Kolimácia

Kolimácia alebo „vyclonenie“ rtg lúča určuje hrúbku rezu. Pri konvenčnej a špirálovej technike sa toho dosahuje mechanicky pohyblivými clonami uloženými medzi röntgenkou a pacientom. U multidetektorového CT však samotná kolimácia rtg lúča neurčuje konečnú hrúbku rezu – o tom v tomto prípade rozhodujú hlavne detektory (hrúbka axiálneho rezu tak môže byť od 0,35 až po 20 mm).

Rekonštrukčný interval

Používa sa pri helikálnom CT. Udáva sa v milimetroch a hovorí v podstate o tom, v akej vzdialenosti od seba budú stredy jednotlivých rezov.

Príklad: Rezy hrúbky 5 mm s rekonštrukčným intervalom 5 mm znamenajú, že jednotlivé rezy na seba budú plynulo nadväzovať – nebudú sa prekrývať, ani medzi nimi nebude medzera. Rezy hrúbky 5 mm s rekonštrukčným intervalom 10 mm budú mať medzi sebou 5 mm medzeru. Rezy hrúbky 5 mm s rekonštrukčným intervalom 3 mm sa budú vzájomne prekrývať v rozsahu 2 mm.

Význam je v rekonštrukciách rezov v inej ako štandardnej priečnej rovine. Ak sú takéto rekonštrukcie potrebné, ich kvalita závisí okrem hodnoty pitch a hrúbky rezu i od rekonštrukčného intervalu. Optimálne hodnoty sú: polovičné prekrývanie pri hodnote pitch blízkej 2, tretinové prekrývanie pri hodnote pitch blízkej 1 a štvrtinové pri hodnotách pitch pod 1. Väčšie prekrytie neprinesie významne lepšiu kvalitu obrazu, menšie ho naopak degraduje.

Riziká

Radiačná záťaž

Vo vyspelých krajinách je výpočtová tomografia najväčším medicínskym zdrojom radiačnej záťaže obyvateľstva. Je to podmienené jej častým využívaním pre pomerne dobrú dostupnosť a vysokú diagnostickú presnosť, a dávkou, ktorá sa pohybuje v hodnotách 3-20 mSv pri vyšetrení brucha. Preto sa na túto oblasť v poslednom čase sústredila pozornosť výrobcov CT prístrojov a objavili sa automatické systémy, ktoré regulujú výšku dávky podľa veľkosti/váhy pacienta a vyšetrovanej oblasti v reálnom čase a nové, citlivejšie typy detektorov.

Alergické reakcie na kontrastné látky

Pri vyšetrení výpočtovou tomografiou sa veľmi často používajú vnútrožilovo podávané kontrastné látky. Ich spoločnou vlastnosťou je to, že obsahujú jód. Ten môže byť v určitom malom percente prípadov príčinou alergických reakcií rôzneho stupňa – od začervenania kože až po anafylaktický šok. Použitie moderných tzv. neionických jódových kontrastných látok výrazne znížilo výskyt najmä menej závažných alergických komplikácií.