Компьютерный рентген: отличия, что безопаснее при диагностике легких

Компьютерная рентгеновская томография (РКТ) – что это?

Рентгеновская компьютерная томография (РКТ) ─ метод исследования, при котором компьютер воссоздает модель изучаемого объекта после его послойного сканирования с помощью узкого пучка рентгеновского излучения.

Проведение компьютерной томографии

Открытием метода компьютерной томографии мы обязаны А. Кормаку и Г. Хаунсфилду, ставшими в 1979 году Нобелевскими лауреатами.

Основывается метод на том, что рентгеновское излучение имеет особенность ослабевать в разной мере при прохождении через среды организма, в зависимости от плотности последних. Плотнее всего в теле человека костная ткань, а самой малой плотностью обладают легкие. В память о создателе метода, за единицу плотности исследуемой ткани принято считать единицу Хаунсфилда (HU).

Истоки метода

Своими истоками метод компьютерной томографии уходит в Южно-Африканскую республику середины 20-го столетия.

Физик А. Кормак, посчитав несовершенными все имеющиеся методики исследования мозга в больнице Кейптауна, изучал взаимодействие пучков рентгеновского излучения и вещества головного мозга. Позднее, в 1963 году им была опубликована статья о возможности создать трехмерную модель головного мозга. Только спустя 7 лет, командой инженеров, во главе с Г. Хаунсфилдом, была собрана первая установка, о которой говорил А. Кормак. Первым объектом исследования стал препарат головного мозга, консервированный в формалине ─ это сканирование длилось целых 9 часов! А в 1972 году томографию впервые сделали живому человеку ─ женщине с опухолевым поражением головного мозга.

Разработчик компьютерной томографии

Как получается изображение?

В компьютерном томографе по окружности расположены излучатель и датчик рентгеновского излучения. Из излучателя поступает рентгеновское излучение в виде узкого пучка. При прохождении сквозь ткани, луч ослабляется в зависимости от плотности и атомного состава изучаемой области.

Датчик, уловив излучение, усиливает его, преобразует в электросигналы и посылает в виде цифрового кода на компьютер.

Множество описанных пучков проходят через интересующую врача область человеческого тела, двигаясь по окружности и, к тому времени, как исследование заканчивается, в памяти компьютера уже находятся сигналы от всех датчиков. После их обработки, компьютер реконструирует изображение, а доктор его изучает. Врач может масштабировать отдельные области, выделять интересующие фрагменты изображения, узнать точную величину органов, количество и структуру патологических образований.

С момента появления первого томографического аппарата прошло совсем немного времени, однако эти аппараты уже имеют немалую историю развития. Постепенно продолжает увеличиваться количество детекторов, соответственно этому увеличивается объем изучаемой области, уменьшается время исследования.

Эволюция компьютерных томографов

Современный мультисрезовый компьютерный томограф

• Первая установка имела всего один излучатель, направленный на один детектор. На каждый слой необходим один оборот (около 4 мин.) излучателя. Исследование продолжительно, разрешающая способность оставляет желать лучшего.
• Во втором поколении аппаратов напротив одного излучателя установлено несколько детекторов, время создания одного среза около 20 с.
• С дальнейшим развитием компьютерных томографов появилась спиральная компьютерная томография. Излучатель и датчики уже синхронно вращаются, что еще больше сократило время исследования. Стало больше детекторов и в процессе обследования начинает двигаться стол. Движение рентгеновского излучателя по кругу вместе с поступательным продольным движением стола с пациентом, по отношению к исследуемому происходит по спирали, откуда и название методики.
• Мультиспиральные (мультисрезовые) томографы. Четвертое поколение компьютерных томографов имеет в себе около тысячи датчиков, расположенных по окружности в несколько рядов. Вращается только источник излучения. Время сократилось до 0,7 с.

В двухспиральных томографах находится 2 ряда детекторов, в четырехспиральных ─ 4. Таким образом, в зависимости от количества датчиков и особенностей рентгеновских трубок в настоящее время выделяют 32-, 64- и 128-срезовые мультиспиральные компьютерные томографы. Уже созданы 320-срезовые томографы и скорее всего, разработчики не остановятся и на этом.

Помимо нативного исследования, существует особая методика проведения томографии ─ так называемая, усиленная компьютерная томография. При этом, сначала в организм пациента вводится рентгеноконтрастное вещество, а затем проводится РКТ. Контраст способствует лучшему поглощению рентгеновского излучения и получению более четкого и ясного изображения.

Что представляет собой результат обследования?

То, что видит врач после исследования на компьютерном томографе представляет собой карты распределения коэффициентов изменения (ослабления) рентгеновского излучения. Для правильной расшифровки этих данных специалист обязан обладать определенной квалификацией.

Как проходит исследование и где его проводят?

Специальной подготовки к компьютерной томографии в большинстве случаев не требуется. Ряд КТ-исследований, например, обследование желчного пузыря должно производиться натощак. При исследовании брюшной полости желательно за 48 часов до исследования придерживаться питания с исключением продуктов, вызывающих повышенное газообразование (капуста, бобовые, черный хлеб). При метеоризме следует принять адсорбирующие средства.

Проведение исследования или отказ от него зависят от решения врача-рентгенолога, который определяет оптимальный в каждом индивидуальном случае объем и методику выполнения томографии.

Пациент размещен на столе компьютерного томографа

В процессе обследования пациент ложится на специальный стол, который будет постепенно двигаться по отношению к раме томографа. Требуется лежать неподвижно, выполняя все инструкции врача: он может попросить задержать дыхание или не глотать, в зависимости от области и цели исследования. При необходимости вводят контрастное вещество.

В отличие от аппарата МРТ, отверстие в раме компьютерного томографа значительно шире, что позволяет беспрепятственно делать это исследование пациентам, страдающим клаустрофобией.

Исследование можно пройти в экстренном, а также в плановом порядке в лечебных учреждениях, оснащенных соответствующим оборудованием.

В частных медицинских центрах можно сделать компьютерную рентгеновскую спиральную или мультиспиральную томографию платно.

Показания

Компьютерная томография может применяться для профилактического обследования, а также в плановом и экстренном порядке для диагностики заболеваний, контроля результатов консервативного и оперативного лечения различных болезней или проведения манипуляций (пункций, прицельных биопсий).

С помощью этого метода диагностируется множество заболеваний различных органов и систем. Применяют при травмах различной локализации, политравме.

Компьютерная томография позволяет определить локализацию опухолевых поражений ─ метод необходим для максимально точной наводки источника радиоактивного излучения на опухоль при проведении лучевой терапии.

Все чаще КТ сейчас проводят тогда, когда другие способы диагностики не дают достаточной информации, она необходима при планировании хирургического вмешательства.

КТ на сегодняшний день — ведущий метод диагностики многих патологий

Противопоказания и лучевая нагрузка

Абсолютных противопоказаний к исследованию нет.

Среди относительных:

• Дети до 15 лет. Однако, у некоторых компьютерных томографов существуют специальные программы, предназначенные для детей, которые позволяют уменьшить лучевую нагрузку на организм.
• Беременность.

Относительные противопоказания для компьютерной томографии с контрастированием:

• Беременность.
• Непереносимость контрастного вещества.
• Тяжелые эндокринные заболевания.
• Почечная недостаточность.
• Заболевания печени.

В каждом случае решение принимается врачом индивидуально. Если проведение исследования оправдывает себя ─ его проводят, даже при наличии противопоказаний.

Лучевая нагрузка составляет от 2 до 10 мЗв.

Альтернативные методы исследования

Компьютерная томография применяется все чаще и чаще, помогает врачам как в диагностике, так и при проведении лечения. К этому способу диагностики прибегают часто уже после применения других методов: УЗИ, рентгенографии.

Аппарат УЗИ и рентгеновская установка

В отличие от рентгена на КТ видны не только кости и воздухоносные структуры (пазухи, легкие), но и мягкие ткани. Лучевая нагрузка больше, чем при рентгенографии из-за того, что для воссоздания изображения требуется множество снимков.

Альтернативой КТ является МРТ. Последняя применяется при непереносимости контрастного вещества и более информативна для более точной диагностики патологии мягких тканей.

Компьютерная томография, хотя и остается дорогостоящим методом, имеет преимущества:

• Точнее всего визуализирует костные структуры, стенки сосудов, внутричерепные кровотечения.
• Занимает меньше времени, чем МРТ.
• Оптимальна для тех, кому противопоказана МРТ ─ кардиостимуляторы, металлические имплантаты, клаустрофобия.
• Незаменима при планировании хирургических вмешательств.

ну сколько можно? – НаПоправку

10.04.2018

Обзор

Из всех лучевых методов диагностики только три: рентген (в том числе, флюорография), сцинтиграфия и компьютерная томография, потенциально связаны с опасной радиацией — ионизирующим излучением. Рентгеновские лучи способны расщеплять молекулы на составные части, поэтому под их действием возможно разрушение оболочек живых клеток, а также повреждение нуклеиновых кислот ДНК и РНК. Таким образом, вредное воздействие жесткой рентгеновской радиации связано с разрушением клеток и их гибелью, а также повреждением генетического кода и мутациями. В обычных клетках мутации со временем могут стать причиной ракового перерождения, а в половых клетках — повышают вероятность уродств у будущего поколения.

Вредное действие таких видов диагностики как МРТ и УЗИ не доказано. Магнитно-резонансная томография основана на излучении электромагнитных волн, а ультразвуковые исследования — на испускании механических колебаний. Ни то ни другое не связано с ионизирующей радиацией.

Ионизирующее облучение особенно опасно для тканей организма, которые интенсивно обновляются или растут. Поэтому в первую очередь от радиации страдают:

• костный мозг, где происходит образование клеток иммунитета и крови,




• кожа и слизистые оболочки, в том числе, желудочно-кишечного тракта,




• ткани плода у беременной женщины.

Особенно чувствительны к облучению дети всех возрастов, так как уровень обмена веществ и скорость клеточного деления у них гораздо выше, чем у взрослых. Дети постоянно растут, что делает их уязвимыми перед радиацией.

Вместе с тем, рентгеновские методы диагностики: флюорография, рентгенография, рентгеноскопия, сцинтиграфия и компьютерная томография широко используются в медицине. Некоторые из нас подставляются под лучи рентгеновского аппарата по собственной инициативе: дабы не пропустить что-то важное и обнаружить незримую болезнь на самой ранней стадии. Но чаще всего на лучевую диагностику посылает врач. Например, вы приходите в поликлинику, чтобы получить направление на оздоровительный массаж или справку в бассейн, а терапевт отправляет вас на флюорографию. Спрашивается, к чему этот риск? Можно ли как-то измерить «вредность» при рентгене и сопоставить её с необходимостью такого исследования?

Не пропустите другие полезные статьи о здоровье от команды НаПоправку

Email*

Подписаться

Учет доз облучения

По закону, каждое диагностическое исследование, связанное с рентгеновским облучением, должно быть зафиксировано в листе учета дозовых нагрузок, который заполняет врач-рентгенолог и вклеивает в вашу амбулаторную карту. Если вы обследуетесь в больнице, то эти цифры врач должен перенести в выписку.

На практике этот закон мало кто соблюдает. В лучшем случае вы сможете найти дозу, которой вас облучили, в заключении к исследованию. В худшем — вообще никогда не узнаете, сколько энергии получили с незримыми лучами. Однако ваше полное право — потребовать от врача рентгенолога информацию о том, сколько составила «эффективная доза облучения» — именно так называется показатель, по которому оценивают вред от рентгена. Эффективная доза облучения измеряется в милли- или микрозивертах — сокращенно «мЗв» или «мкЗв».

Раньше дозы излучения оценивали по специальным таблицам, где были усредненные цифры. Теперь каждый современный рентгеновский аппарат или компьютерный томограф имеют встроенный дозиметр, который сразу после исследования показывает количество зивертов, полученных вами.

Доза излучения зависит от многих факторов: площади тела, которую облучали, жесткости рентгеновских лучей, расстояния до лучевой трубки и, наконец, технических характеристик самого аппарата, на котором проводилось исследование. Эффективная доза, полученная при исследовании одной и той же области тела, например, грудной клетки, может меняться в два и более раза, поэтому постфактум подсчитать, сколько радиации вы получили можно будет лишь приблизительно. Лучше выяснить это сразу, не покидая кабинета.

Какое обследование самое опасное?

Для сравнения «вредности» различных видов рентгеновской диагностики можно воспользоваться средними показателями эффективных доз, приведенных в таблице. Это данные из методических рекомендаций № 0100/1659-07-26, утвержденных Роспотребнадзором в 2007 году. С каждым годом техника совершенствуется и дозовую нагрузку во время исследований удается постепенно уменьшать. Возможно в клиниках, оборудованных новейшими аппаратами, вы получите меньшую дозу облучения.

Очевидно, что самую высокую лучевую нагрузку можно получить при прохождении рентгеноскопии и компьютерной томографии. В первом случае это связано с длительностью исследования. Рентгеноскопия обычно проводится в течение нескольких минут, а рентгеновский снимок делается за доли секунды. Поэтому при динамичном исследовании вы облучаетесь сильнее. Компьютерная томография предполагает серию снимков: чем больше срезов — тем выше нагрузка, это плата за высокое качество получаемой картинки. Еще выше доза облучения при сцинтиграфии, так как в организм вводятся радиоактивные элементы. Вы можете прочитать подробнее о том, чем отличаются флюорография, рентгенография и другие лучевые методы исследования.

Чтобы уменьшить потенциальный вред от лучевых исследований, существуют средства защиты. Это тяжелые свинцовые фартуки, воротники и пластины, которыми обязательно должен вас снабдить врач или лаборант перед диагностикой. Снизить риск от рентгена или компьютерной томографии можно также, разнеся исследования как можно дальше по времени. Эффект облучения может накапливаться и организму нужно давать срок на восстановление. Пытаться пройти диагностику всего тела за один день неразумно.

Как вывести радиацию после рентгена?

Обычный рентген — это воздействие на тело гамма-излучения, то есть высокоэнергетических электромагнитных колебаний. Как только аппарат выключается, воздействие прекращается, само облучение не накапливается и не собирается в организме, поэтому и выводить ничего не надо. А вот при сцинтиграфии в организм вводят радиоактивные элементы, которые и являются излучателями волн. После процедуры обычно рекомендуется пить больше жидкости, чтобы скорее избавиться от радиации.

Какова допустимая доза облучения при медицинских исследованиях?

Сколько же раз можно делать флюорографию, рентген или КТ, чтобы не нанести вреда здоровью? Есть мнение, что все эти исследования безопасны. С другой стороны, они не проводятся у беременных и детей. Как разобраться, что есть правда, а что — миф?

Оказывается, допустимой дозы облучения для человека при проведении медицинской диагностики не существует даже в официальных документах Минздрава. Количество зивертов подлежит строгому учету только у работников рентгенкабинетов, которые изо дня в день облучаются за компанию с пациентами, несмотря на все меры защиты. Для них среднегодовая нагрузка не должна превышать 20 мЗв, в отдельные годы доза облучения может составить 50 мЗв, в виде исключения. Но даже превышение этого порога не говорит о том, что врач начнет светиться в темноте или у него вырастут рога из-за мутаций. Нет, 20–50 мЗв — это лишь граница, за которой повышается риск вредного воздействия радиации на человека. Опасности среднегодовых доз меньше этой величины не удалось подтвердить за многие годы наблюдений и исследований. В тоже время, чисто теоретически известно, что дети и беременные более уязвимы для рентгеновских лучей. Поэтому им рекомендуется избегать облучения на всякий случай, все исследования, связанные с рентгеновской радиацией, проводятся у них только по жизненным показаниям.

Опасная доза облучения

Доза, за пределами которой начинается лучевая болезнь — повреждение организма под действием радиации — составляет для человека от 3 Зв. Она более чем в 100 раз превышает допустимую среднегодовую для рентгенологов, а получить её обычному человеку при медицинской диагностике просто невозможно.

Есть приказ Министерства здравоохранения, в котором введены ограничения по дозе облучения для здоровых людей в ходе проведения профосмотров — это 1 мЗв в год. Сюда входят обычно такие виды диагностики как флюорография и маммография. Кроме того, сказано, что запрещается прибегать к рентгеновской диагностике для профилактики у беременных и детей, а также нельзя использовать в качестве профилактического исследования рентгеноскопию и сцинтиграфию, как наиболее «тяжелые» в плане облучения.

Количество рентгеновских снимков и томограмм должно быть ограничено принципом строгой разумности. То есть исследование необходимо лишь в тех случаях, когда отказ от него причинит больший вред, чем сама процедура. Например, при воспалении легких приходится делать рентгенограмму грудной клетки каждые 7–10 дней до полного выздоровления, чтобы отследить эффект от антибиотиков. Если речь идет о сложном переломе, то исследование могут повторять еще чаще, чтобы убедиться в правильном сопоставлении костных отломков и образовании костной мозоли и т. д.

Есть ли польза от радиации?

Известно, что в номе на человека действует естественный радиационный фон. Это, прежде всего, энергия солнца, а также излучение от недр земли, архитектурных построек и других объектов. Полное исключение действия ионизирующей радиации на живые организмы приводит к замедлению клеточного деления и раннему старению. И наоборот, малые дозы радиации оказывают общеукрепляющее и лечебное действие. На этом основан эффект известной курортной процедуры — радоновых ванн.

В среднем человек получает около 2–3 мЗв естественной радиации за год. Для сравнения, при цифровой флюорографии вы получите дозу, эквивалентную естественному облучению за 7–8 дней в году. А, например, полет на самолете дает в среднем 0,002 мЗв в час, да еще работа сканера в зоне контроля 0,001 мЗв за один проход, что эквивалентно дозе за 2 дня обычной жизни под солнцем.

Все материалы сайта были проверены врачами. Однако, даже самая достоверная статья не позволяет учесть все особенности заболевания у конкретного человека. Поэтому информация, размещенная на нашем сайте, не может заменить визита к врачу, а лишь дополняет его. Статьи подготовлены для ознакомительных целей и носят рекомендательный характер. При появлении симптомов, пожалуйста, обратитесь к врачу.

Напоправку.ру 2020

Насколько вредна компьютерная томография. Дозы облучения при КТ и других исследованиях

КТ (в расшифровке – компьютерная томография) – это аппаратный вид исследования тканей организма, органов, систем. Во время обследования делается целая серия изображений. После их обработки получаются более детальные объемные либо плоские снимки. Однако многих пациентов беспокоит, вредна ли компьютерная томография и могут ли возникнуть тяжелые последствия.

Описание КТ

Аппарат состоит из установки в виде большого кольца, внутри которого находится диагностический стол. Тоннель оборудован рентгеновской трубкой и высокочувствительными датчиками. Они ловят обратные рентгеновские сигналы и передают их в компьютер. В нем данные обрабатываются с помощью специальной программы и выдаются в виде каскада снимков. Шаг сканирования – 1-5 мм, что позволяет рассмотреть исследуемый орган полностью и на разной глубине.

Опасность обследования заключается непосредственно в самом облучении, которое получает во время работы аппарата пациент. Однако угроза была значительно выше, когда томограф еще только начал использоваться. Первые аппараты были очень просты, и даже при кратковременном обследовании пациент получал приличную дозу облучения. Современное оборудование отличается радикально. Лучевая нагрузка намного ниже, что снижает возможные риски.

К противопоказаниям для КТ относится сильное ожирение пациента. Сканирование не проводится из-за технических ограничений томографа, а не вследствие возможных рисков. Пациент может просто не поместиться в тоннель аппарата. Также томография не проводится с применением контрастных веществ, если на них у пациента имеется аллергия. В остальных случаях вводимые препараты безвредны, так как в основном изготовлены на основе йода.

Доза облучения

Поглощенная доза облучения при КТ – это энергия, воздействующая на одну единицу массы. Эквивалентной величиной называется показатель, который умножается на коэффициент поглощения. Эти данные характеризуют степень повреждения от облучения.

Максимально разрешенная доза радиоактивного воздействия в год не должна превышать 150 м3в. Сканирование исключает такую возможность, так как во время процедуры облучение минимально и в группе риска оказывается только медперсонал, работающий с томографом. Для примера в таблице приведены дозы, которые получает человек вследствие воздействия рентген-лучей.

Данные можно сравнить с природной дозой облучения, получаемую человеком за год. В среднем значение равно 2,2 мк3в. За 60 минут полета на самолете человек получает дозу в размере 10 мк3в. При сканировании она (во время КТ) зависит от аппаратуры, области обследования, количества снимков. В среднем показатели облучения за единичный сеанс равны 3-10 м3в.

Вред от одной процедуры компьютерной томографии равняется 2-х или 3-х летнему естественному облучению, которое получает каждый человек. Рекомендованный интервал между сканированиями – полгода или 12 месяцев. Однако при необходимости повторная процедура может быть проведена через 2-3 месяца. Несмотря на установленное максимально допустимое годовое значение, не рекомендуется превышать показатель 50 м3в. После этого порога возрастает риск озлокачивания клеток.

Вред КТ для детей и взрослых

Ионизирующее воздействие может быть очень опасным, если превышает максимально возможные значения и нарушается временной интервал исследований:

1. Во время сканирования несколько изменяется состав крови.
2. Начинается преждевременное старение.
3. Нарушается жизнедеятельность на клеточном уровне, процесс образования новых тканей.
4. Меняется структура белков.
5. Частые обследования могут вызвать катаракту или негативные изменения в тканях. Это приводит к появлению злокачественных новообразований.

Однако перечисленные риски возможны только при частом КТ-исследовании, когда превышается максимально допустимая доза облучения.

Если соблюдается регламент и временные промежутки между обследованиями, то вероятность озлокачественности клеток составляет всего 0,001 процент. Излучение, которое исходит из рентгеновской трубки, не накапливается в организме, поэтому процедура может повторяться через некоторое время без нанесения вреда человеку.

Вред КТ во время беременности

Компьютерная томография не проводится во время вынашивания ребенка. Рентгеновское излучение очень опасно для плода, так как эмбрион находится в стадии формирования. Если же обследование необходимо, то принимаются максимальные меры безопасности:

• сильно сокращается период воздействия;
• обследование проводится только на современной аппаратуре;
• используется щадящий метод воздействия;
• тело пациентки защищается свинцовыми фартуками и иными приспособлениями, которые препятствуют проникновению облучения или значительно снижают его.

Однако в стоматологической практике компьютерная томография не приносит вреда даже беременным, за счет небольшого участка сканирования и удаленности от живота. КТ-обследование может осуществляться перед удалением зуба или заполнении канала различными материалами, при гнойном периодонтите. Однако и в этом случае принимаются максимальные меры безопасности, перечисленные выше. КТ не проводится, если имеется возможность воспользоваться другими альтернативными методами.

Вред КТ в детском возрасте

Детский организм еще полностью не сформирован. Это происходит неравномерно и поэтапно. «Незрелый» организм более подвержен отрицательному влиянию вследствие рентгеновского облучения. Клетки, которые подвергнулись воздействию, могут из доброкачественных стать злокачественными. В этом и заключается опасность проведения КТ в детском возрасте. Причем чем меньше ребенку лет, тем выше риски, а осложнения – серьезнее.

Кроме перерождения клеток, повышается содержание белковых компонентов. Это нередко приводит к генетическим патологиям и может вызвать значительные проблемы со здоровьем. Проведение КТ-исследования ребенку рекомендовано только по серьезным показаниям. Обследование может быть выполнено, если угроза жизни превышает возможные риски от сканирования.

Последствия КТ-обследования

Риск получить в качестве последствий после КТ онкологические заболевания – минимален, если соблюдаются временные интервалы. Степень появления рака возрастает пропорционально процедурам сканирования. Злокачественное новообразование появляется только после превышения максимально допустимой ежегодной дозы. Во избежание этого врачи заранее высчитывают степень риска.

Риск появления различных заболеваний появляется, если у пациента ослаблена иммунная система. В этом случае организм не может защитить себя от негативного рентген-воздействия. В результате даже после пары сеансов могут появиться серьезные изменения на клеточном уровне, в структурах тканей, генные мутации, преждевременное старение и т.д.

Если компьютерная томография не может быть проведена по каким-либо причинам, то обследование заменяется на альтернативное. Наиболее предпочтительной является МРТ. При этом методе отсутствует рентгеновское излучение, но сканирование невозможно при наличии в теле металлических имплантатов. В этом случае КТ становится наиболее предпочтительным методом.

Самодельный рентгеновский компьютерный томограф / Хабр

Полтора месяца назад я рассказывал о том, как Бен Краснов (Ben Krasnow) собрал самодельный рентгеновский сканер. Бен не прекратил свои эксперименты с рентгеном и теперь представляет полноценный компьютерный томограф (авторское описание).

Пример работы томографа показан ниже. Сможете угадать, что (или кто) это?

Да, в роли подопытного выступала замороженная курица.

Схема установки показана на рисунке ниже. Рентгеновская трубка с коллиматором, формирующим конусный пучок, просвечивает объект насквозь. Рентгеновские лучи, прошедшие через объект, создают изображение на люминесцентном экране, которое фотографируется цифровой камерой. Поворачивая объект, получают серию изображений, по которым в дальнейшем строится воксельная 3D-модель объекта и всей его внутренней структуры.

В реальность установка выглядит так:

Источник излучения

Источником рентгеновского излучения служит трубка, уже знакомая нам по прошлым проектам Бена.

Трубка помещена в металлический цилиндр с отверстием, который дает ей светить только туда, куда нужно. Источник питания трубки выдает напряжение 50 кВ при токе около 1 мА.

Экран

Рентгеновское излучение, прошедшее через объект, попадает на люминесцентный экран, заставляя последний светиться. Так как разные части объекта поглощают излучение в разной степени, на экране видна картинка, где более темные участки соответствуют более плотным частям.

Поворотный механизм

В медицинских томографах тело пациента остается неподвижным, а вокруг него вращается кольцо с рентгеновской трубкой и детекторами. Здесь же проще поворачивать наблюдаемый объект, не двигая остальную часть установки.

Объект расположен на поворотном столе, который приводится в движение шаговым двигателем. Двигатель управляется при помощи Arduino. Этот же контроллер служит для управления затвором камеры.

Шаг поворота составляет 8°, таким образом, за 1 оборот объекта делается серия из 45 снимков.

Томография не зря называется «компьютерной», ведь основная обработка данных производится программно. В медицинских томографах используется специализированный софт, сравнимый по стоимости с «железом». Бен обошелся подручными средствами.

Прежде всего, с помощью Photoshop (в режиме пакетной обработки) были убраны искажения перспективы, возникшие из-за того, что камера находится в стороне от экрана.

Затем необходимо по изображениям «на просвет» получить серию параллельных срезов объекта. Для этой цели служат алгоритмы, основанные на обратных преобразованиях Радона. Они позволяют, имея несколько проекций интегрального поглощения рентгеновских лучей, восстановить функцию распределения плотности внутри объекта.

Бен использовал Octave (опенсорсный аналог Матлаба) со специальной библиотекой. Полученная серия срезов выглядит так:

И наконец, для визуализации и преобразования стопки срезов в трехмерную модель был использован пакет 3D Slicer.

Демонстрация работы самодельного томографа:

Чем КТ отличается от МРТ, УЗИ и рентгена? – НаПоправку

10.04.2018

Обзор

Каждому из нас хотя бы раз в жизни доводилось проходить обследование с помощью аппаратов, «просвечивающих» человеческое тело или позволяющих заглянуть внутрь него. Это могла быть обычная флюорография, рентгеновский снимок больного зуба, назначенный стоматологом, УЗИ печени или, например, МРТ коленного сустава. 

Зачастую информация, которую врач получает благодаря таким снимкам и изображениям на мониторе, становится решающей в постановке диагноза и дальнейшей лечебной тактике. Но мало кто из обывателей знает, в чём принцип работы всех этих приборов — томографов, сканеров, ультразвуковых аппаратов и так далее. Попробуем разобраться без сложных терминов и погружения в законы физики!

С исторического открытия Вильгельма Конрада Рентгена прошло уже более века, и с тех пор визуализация выделилась в целый раздел медицины, которым занимаются врачи-радиологи и врачи-сонологи (специалисты по УЗИ). Все методы, которыми они пользуются, можно условно разделить на 5 больших групп:

Рентген

Самый старый из всех методов медицинской визуализации, основанный на способности рентгеновских лучей проходить через тело человека. Кости и мягкие ткани по-разному поглощают радиацию, поэтому на плёнке или цифровом детекторе, которые располагаются позади пациента, остаётся чёрно-белое изображение. Квалифицированный специалист способен увидеть на нём мельчайшие детали — например, трещины на кости или кровеносные сосуды. Несмотря на «внушительный возраст», рентгеновский метод вовсе не потерял своей актуальности, даже напротив: на принципе действия рентгеновских лучей основаны такие современные диагностические процедуры, как компьютерная томография (КТ), ангиография сосудов и многие другие.

Простая рентгенография

Этот метод широко используется в травматологии, пульмонологии, гастроэнтерологии, стоматологии и хирургии. Исследование длится несколько секунд, а результат представляет собой снимок на плёнке, которая сохраняет изображение в течение многих лет.

Вред для здоровья и противопоказания

Доза рентгеновского облучения, получаемого при обследовании, зависит от размеров исследуемой области (при рентгенографии грудной клетки она составляет 0,1 мЗв). Старайтесь запоминать или записывать каждый случай, когда вам делали снимки в частных медицинских учреждениях, и обязательно сообщайте эту информацию лечащему врачу, если он назначает вам рентгенографию.

Желательно делать рентгенографию не чаще раза в год, однако при некоторых заболеваниях (пневмонии, туберкулёзе, переломах костей) врач будет вынужден выписать вам направление на снимок несколько раз за время лечения.

Простую рентгенографию без крайней необходимости не назначают детям и беременным женщинам до III триместра, поскольку излучение наиболее губительно для растущих тканей. По этой же причине плановую рентгенографию женщинам лучше проходить в первые 7 дней менструального цикла, чтобы исключить наличие беременности.

Маловероятно, что даже при серьёзном заболевании, требующем частых и разнообразных процедур по рентгенодиагностике, вы превысите максимально допустимую дозу облучения (она составляет 150 мЗв в год). Лучевая болезнь развивается у людей, одномоментно получивших не менее 1 Зв (1000 мЗв).

Цифровая флюорография

Флюорография (ФЛГ) — по сути, это та же рентгенография, но полученное изображение фиксируется не на плёнке, а на специальном флуоресцентном экране. По сути, это фотография рентгенограммы. Благодаря тому, что снимок получается гораздо быстрее, чем при простой рентгенографии, такой метод получил широкое распространение в скрининговой диагностике туберкулёза лёгких: сегодня все люди старше 18 лет должны проходить флюорографию 1 раз в год. Исследование длится несколько секунд. Изображения хранятся в компьютерной базе, их можно легко пересылать между медицинскими учреждениями.

Маммография

Этот метод исследования, как правило, проводится только женщинам старше 35 лет для диагностики рака молочной железы. Во время процедуры левая и правая грудь пациентки поочерёдно сжимаются между двумя пластинами. Маммография занимает всего несколько минут, результат представляет собой рентгеновский снимок на плёнке или цифровую фотографию. Помимо обычной маммографии существуют и другие методы визуализации молочной железы — УЗИ, томосинтез, МРТ и оптическая маммография.

Контрастная рентгенография

Не все органы хорошо различимы на рентгеновских снимках: например, большинство органов брюшной полости имеют сходную структуру, поэтому при исследовании накладываются друг на друга. На помощь приходят контрастные вещества, которые при введении в тело человека заполняют нужный орган и хорошо видны в ионизирующих лучах. Их вводят через естественные отверстия в теле человека или в виде инъекций. Контрастные вещества содержат барий или йод. Также в некоторых случаях проводят двойное контрастирование — например, вводят в желудок взвесь сульфата бария и воздух. Контрастное вещество распределяется по органу, а газ расправляет стенки желудка, позволяя врачу рассмотреть их рельеф.

При помощи контрастной рентгенографии исследуют органы желудочно-кишечного тракта, лёгкие, почки, маточные трубы. В стоматологии часто применяют рентгеноконтрастные пломбировочные материалы, позволяющие контролировать качество постановки пломб.

Рентгеноскопия

Иногда врачу важно не просто увидеть, как расположены органы в теле пациента, но и проследить за их функционированием в режиме реального времени — к примеру, увидеть перистальтику кишечника, проконтролировать введение зонда в сосуд, посмотреть на движения диафрагмы во время вдоха или провести репозицию перелома (совмещение костей) под визуальным контролем. Получаемое в ходе процедуры изображение выводится на экран монитора и может быть записано на видео. Иногда один сеанс рентгеноскопии способен заменить несколько рентгенограмм, полученных с интервалом в несколько часов или даже дней.

Компьютерная томография

Не всем известно, что такое современное и сложное исследование как компьютерная томография (КТ) также основано на принципе действия рентгеновских лучей. Однако это так: благодаря техническому усовершенствованию рентгеновской трубки и применению особого программного обеспечения, позволяющего поэтапно ослаблять степень излучения, современный компьютерный томограф способен делать множественные снимки тела человека «слоями». В результате врач получает способность увидеть максимально подробную картину состояния внутренних органов человека. Обычно результат КТ представляет собой снимок, состоящий из большого количества отдельных изображений срезов конкретной части тела.

Сегодня КТ широко используется в медицине для диагностики травм головы, при подозрениях на повреждение крупного сосуда или внутреннего органа, для исключения рака лёгких и подтверждения того или иного диагноза.

Как и при обычной рентгенографии, часто этот вид исследования сочетают с введением контрастного вещества. Вас могут попросить выпить препарат йода или введут его внутривенно, а потом сделают КТ. Во время процедуры обследуемый ложится на специальный движущийся стол, который плавно въезжает в кольцо томографа, где расположены датчики и рентгеновская трубка, двигающаяся по спирали вокруг. Обычно исследование длится не более 15 минут. Современные томографы способы создавать даже 3D-модели органов человека или всего тела, которые очень удобны для врача и могут пригодиться при планировании хирургического вмешательства.

Ангиография

Ангиография — это исследование кровеносных сосудов, в которые введено контрастное вещество. Она используется как в рентгенографии и рентгеноскопии, так и в компьютерной томографии. Сегодня ангиография приобрела огромное значение для кардиологии, поскольку с её помощью проводят одну из наиболее эффективных при ишемической болезни сердца операцию, стентирование коронарных сосудов. Также контрастное исследование сосудов применяют для выявления пороков развития сосудов, аневризм, опухолей и тромбов.

Во время процедуры пациента укладывают на стол для проведения ангиографии, вводят препараты против аллергии, обезболивающее и успокоительное. Затем проводят катетеризацию артерии (как правило, бедренной) — вводят в неё гибкую трубочку, через которую в сосуд поступает контрастное вещество. С током крови оно поступает к исследуемому органу. Во время процедуры больной остаётся в сознании и может выполнять команды врача — к примеру, по его просьбе сделать глубокий вдох. Ангиография длится в среднем 20–40 минут. По окончании исследования на место катетеризации накладывается давящая повязка. При некоторых видах ангиографии пациенту рекомендуется остаться в больнице на сутки и более. В этот период вам могут порекомендовать побольше пить, чтобы контрастное вещество скорее вышло из организма.

Радиоизотопная диагностика

Благодаря рентгеновским лучам, которые способны проходить сквозь тело человека, мы можем увидеть проекцию анатомических структур на плёнке или экране. А что, если заставить отдельные органы испускать излучение? Эта мысль позволила учёным создать своеобразный «рентген наоборот»: томографы, способные улавливать излучение, возникающее при распаде радиоизотопов в составе специальных препаратов, которые вводятся человеку перед исследованием. Эти препараты создаются с учётом тропности (сродства) к тому или иному органу или виду опухоли. При исследовании сканер высвечивает зону накопления радиофармпрепарата, и по этому изображению врач сможет не только оценить анатомические особенности изучаемого органа, но и узнать, с какой скоростью в нём происходят физиологические или патологические процессы.

Например, врач подозревает, что опухоль в теле пациента имеет метастазы (то есть предполагает наличие «дочерних» опухолей). Но как их обнаружить? Радиоизотопы, подходящие к конкретному виду рака, с током крови разойдутся по организму и обнаружатся во всех скоплениях злокачественных клеток.

Ядерная медицина — это не только диагностика, но и лечение многих заболеваний. Особые радиофармпрепараты, введённые в тело человека, способны уничтожать патологические клетки без вреда для здоровых тканей.

Однофотонная эмиссионная компьютерная томография и сцинтиграфия

ОЭФКТ (также используется английская аббревиатура SPECT) — один из наиболее популярных методов радиоизотопной диагностики. Для её проведения используются радиофармпрепараты, меченые изотопами, ядра которых при распаде испускают один фотон. Излучение улавливается гамма-камерами аппарата. Если такая камера неподвижна, то результатом исследования будет двухмерное изображение. Такой метод визуализации называется сцинтиграфия. Если же камера движется (или в аппарате есть несколько подвижных камер), то можно получить трёхмерное изображение.

Иногда ОЭФКТ комбинируют с компьютерной томографией (ОЭФКТ/КТ), что повышает точность обоих видов исследования: так можно одновременно точно локализовать патологическую область и получить её изображение с высокой степенью анатомической детализации.

ОЭФКТ широко применяется в диагностике ишемической болезни сердца (метод позволяет оценить кровообращение в миокарде), в онкологии и неврологии.

Динамическая сцинтиграфия — серия снимков, на основании которой врачи делают выводы о скорости физиологических процессов в почках, печени, щитовидной железе и других органах.

В начале процедуры пациенту вводят определённое количество радиофармпрепарата и выжидают до 3 часов, чтобы он равномерно распределился в организме. Исследование проводится в положении сидя или лежа, при этом нельзя двигаться и разговаривать. Продолжительность сцинтиграфии составляет от 30 минут до 2 часов.

Позитронно-эмиссионная томография

 — один из самых современных методов диагностики в ядерной медицине. В отличие от ОЭФКТ, при этом исследовании применяется камера улавливает не один, а два гамма-кванта, что позволяет получать изображения более высокого разрешения, а также количественно оценивать некоторые показатели метаболизма клеток. ПЭТ на сегодняшний день называют «золотым стандартом» диагностики жизнеспособности сердечной мышцы после перенесённого инфаркта. При помощи этой методики изучают отделы головного мозга, а также ищут опухоли и их метастазы в теле человека.

Порядок проведения процедуры схож со сцинтиграфией. Продолжительность ПЭТ составляет от 2 до 4,5 часов. К сожалению, это дорогостоящее исследование — в России существуют всего несколько десятков лечебных учреждений, способных проводить ПЭТ. Как правило, это полноценные ПЭТ-центры, которые работают в тесном сотрудничестве с крупными онкологическими диспансерами.

Ультразвуковая диагностика

Не все способы «просвечивания» человеческого тела сопряжены с воздействием радиации. В принципе действия одного из самых популярных видов исследований — ультразвуковой диагностики — заложены свойства механических волн. Любая среда, в том числе и человеческое тело, обладает акустическим сопротивлением. Ультразвук с разной скоростью преодолевает препятствия — наши внутренние органы — благодаря чему на мониторе прибора врач-сонолог способен увидеть анатомическую картину. Важно учитывать, что УЗИ информативно для органов, имеющих плотную структуру, таких, как печень, почки, щитовидная железа. Для исследования желудка и кишечника применяют другие метода диагностики.

Замечательной особенностью УЗИ является полное отсутствие противопоказаний к этому методу исследования. Оно совершенно безвредное — в любом возрасте и при любом сопутствующем заболевании.

УЗИ внутренних органов

Во время одного сеанса УЗИ врач способен провести диагностику одного или нескольких органов. На нужный участок тела человека наносится специальный гель, обеспечивающий контакт датчиков с кожей. При некоторых УЗИ вас могут попросить заранее провести небольшую подготовку к процедуре: например, есть только лёгкую пищу в течение суток или не мочиться (или голодать) несколько часов перед исследованием. Обязательно уточните эту информацию, если по своей инициативе решили записаться на УЗИ в частную клинику!

Эхокардиография

Несмотря на то, что сердце — полый орган, во время исследования ультразвук отражается от его стенок и клапанов, что позволяет не только увидеть анатомическое строение «пламенного мотора», но и понаблюдать за его сокращениями в режиме реального времени. ЭхоКГ применяется в диагностике широкого спектра кардиологических заболеваний — от ревматического поражения клапанного аппарата и врождённых пороков до сердечной недостаточности, инфекционных заболеваний сердца и инфаркта миокарда. Продолжительность исследования составляет около 30 минут.

Доплерография

Каждый сталкивался с эффектом Доплера, услышав изменяющуюся высоту звукового сигнала, проезжающего по дороге на большой скорости автомобиля. Учёные сумели найти применение в медицине и этому физическому свойству: с его помощью можно оценить кровоток в крупных сосудах человеческого тела. Допплерография назначается для диагностики различных поражений артерий и вен, расслоения стенок аорты, нарушений кровоснабжения внутренних органов или даже плода в утробе беременной женщины. Процедура длится 20–60 минут. Существует ряд ограничений, например, рекомендуется отказаться от курения за 2 часа до исследования, поскольку никотин может вызвать спазм сосудов, что в значительной степени повлияет на результаты обследования. Обязательно поинтересуйтесь у врача, можно ли вам принимать те или иные лекарственные средства перед процедурой.

Результатом доплерографии является картинка на экране монитора, на которой врач может измерить основные индексы, характерные для нормы или патологии сосудов. Специальная функция, называемая цветовым картированием, позволяет увидеть артериальный и венозный кровоток в виде красных и синих участков соответственно.

УЗИ при беременности

Плановое ультразвуковое исследование плода трижды назначают всем женщинам во время беременности. В первый раз — на сроке 10–14 недель. УЗИ позволяет уточнить локализацию и срок беременности, положение плода в матке и состояние плаценты. Во время процедуры врач должен исключить грубые пороки развития плода, в том числе — синдром Дауна (для этого измеряются такие показатели, как толщина воротникового пространства и нормальные размеры носовых костей).

Второе скрининговое УЗИ проводится беременным на 20–24 неделе беременности. Оно необходимо для оценки состояния плаценты, количества околоплодных вод и измерения плода. Во время исследования также есть шанс узнать пол ребёнка.

Третье УЗИ назначают на 32–34 неделю беременности. В ходе процедуры врач уточняет положение плода перед родами, убеждается в отсутствии пуповинного обвития. В этот период могут быть диагностированы пороки сердца. Как правило, исследование проводится совместно с доплерографией маточных сосудов.

При необходимости врач может направить пациентку на дополнительные УЗИ на любом сроке беременности. Бояться этого не стоит, поскольку исследование абсолютно безопасно для здоровья как матери, так и ребёнка.

УЗИ суставов

Этот вид исследования позволяет увидеть мягкие ткани вокруг сустава, оценить состояние хрящей, сухожилий и мышц. Как правило, во время этой процедуры проводят диагностику заболеваний крупных парных суставов — тазобедренных, коленных, плечевых, нижнечелюстных и т. д. Это позволяет обнаружить спортивные травмы или наличие воспалительного или дегенеративного процесса. Это полезно при наличии таких симптомов, как острая или хроническая боль, нарушение развития сустава (у младенцев), скованность или, наоборот, избыточная подвижность в суставе. Этот вид диагностики обладает своей спецификой, поэтому очень важно найти врача, специализирующегося именно на УЗИ суставов.

Магнитно-резонансная томография

Магнитно-резонансную томографию (МРТ) можно считать одним из самых современных неинвазивных (то есть — без разрезов или уколов) методов исследования человеческого тела.Он основан на способности атомов водорода, из которых состоит организм человека, возбуждаться в постоянном магнитном поле высокой напряжённости.

Как и при КТ, во время МРТ создаётся серия снимков тканей и органов пациента в разных проекциях. Для этого он ложится на специальный подвижный стол, который перемещает тело внутрь узкого тоннеля томографа (этот аппарат называется «МРТ закрытого типа»). В этот момент врач находится в соседнем помещении (поскольку его компьютер не будет работать в магнитном поле), но может общаться с вами посредством микрофона и динамиков. МР-томограф издаёт достаточно громкий шум, поэтому во время обследования вы можете использовать наушники или беруши.

Процедура занимает от 20 минут до часа, и некоторые пациенты испытывают дискомфорт от долгого неподвижного лежания в узком пространстве. Кроме того, МРТ закрытого типа невозможно проводить людям, которые вследствие крупного телосложения или избыточного веса, сопровождающегося большой окружностью талии, не помещаются в аппарат. В целях решения этих проблем сравнительно недавно в эксплуатацию ввели МР-томографы открытого типа, магнит которых имеет С-образную форму. Такие аппараты имеют меньшую мощность, чем МРТ закрытого типа, поэтому их используют в основном в качестве дополнительного исследования или для подтверждения уже установленного диагноза.

МРТ применяют для исследования головного мозга и позвоночника, оценки состояния внутренних органов и сосудов, а также для проведения хирургических вмешательств под визуальным контролем.

Для улучшения качества изображений часто проводят МРТ с контрастированием. Вещество, применяемое при этой процедуре, называется гадолиний — в отличие от йодсодержащих контрастов, применяемых в рентгенографии, КТ и ПЭТ, оно редко вызывает аллергические реакции. Гадолиний вводят внутривенно, после получения неконтрастных снимков, после чего процедуру повторяют. МРТ с контрастированием назначают для диагностики новообразований, инфекционных заболеваний или патологии кровеносных сосудов.

Все материалы сайта были проверены врачами. Однако, даже самая достоверная статья не позволяет учесть все особенности заболевания у конкретного человека. Поэтому информация, размещенная на нашем сайте, не может заменить визита к врачу, а лишь дополняет его. Статьи подготовлены для ознакомительных целей и носят рекомендательный характер. При появлении симптомов, пожалуйста, обратитесь к врачу.

Напоправку.ру 2020

Коронавирус и рентген | Журнал Домашний очаг

Коронавирус, «по паспорту» именуемый SARS-CoV-2, продолжает распространяться по миру и, к сожалению, по нашей необъятной родине.

Диагностировать COVID-19 непросто — его симптомы схожи с картиной других заболеваний, но специалисты полагают, что рентгенограммы грудной клетки и компьютерная томография (КТ) легких могут помочь.

Оба метода диагностики способны выявлять признаки повреждения легких от COVID-19.

С полной уверенностью диагностировать коронавирусную инфекцию можно с помощью специфического теста: анализа мазка из носоглотки и/или горла, ни рентген, ни КТ не являются для этого обязательным.

Однако вовремя сделанные снимки помогут предотвратить осложнения, а также подтвердить подозреваемую инфекцию, если тест показал ложноотрицательный результат или оказался недоступен по ряду причин. Врач сможет сделать вывод на основании результатов визуализации.

Рентген

Рентгенография грудной клетки (рентгенограмма) — наиболее часто проводимое исследование для пациентов с жалобами на серьезные респираторные заболевания. То, что начинается как бронхит, может оказаться пневмонией. Для того, чтобы отличить одно от другого, достаточно сделать снимок, чтобы врач увидел затемнения.

С COVID-19 есть проблема диагностики — на ранних стадиях заболевания рентген грудной клетки может показывать совершенно нормальные легкие.

А у пациентов с тяжелым течением болезни картина на снимках может напоминать пневмонию или острый респираторный дистресс-синдром. Иными словами, рентген не способен показать специфические данные — они могут совпадать с картиной других болезней. Врачи не могут диагностировать COVID-19 на основании только рентгенографии грудной клетки.

Что можно увидеть на рентгене при COVID-19?

Заболевание, вызываемое коронавирусом, характеризуется тем, что сложно называется «двусторонними мультифокальными уплотнениями». Они могут прогрессировать, расти и охватывать легкие практически целиком. Что же скрывается за этим термином?

Термин «уплотнение» подразумевает заполнение воздушного пространства легких жидкостью или другими продуктами воспаления — слизью и кровью. Словосочетание «двусторонний мультифокальный» означает, что аномалии возникают в обоих легких в разных местах.

Также на рентгене можно увидеть небольшие плевральные выпоты — то есть, скопления жидкости в плевре, пространстве между грудной клеткой и легкими.

Выпоты возникают вследствие разных заболеваний, в том числе, и инфекции.

Компьютерная томография

Компьютерная томография грудной клетки (КТ) — это специализированное исследование, которое использует рентгеновские лучи для создания трехмерных изображений грудной клетки. КТ грудной клетки более информативна, чем рентгеновский снимок. Используя томографию, врачи могут выявить COVID-19 даже на ранних стадиях изменений, вызванных коронавирусом.

До 50% пациентов могут иметь нормальную КТ грудной клетки в течение первых двух дней после появления симптомов. На COVID-19 могут быть очень похожи и другие виды пневмонии, различия на снимке томографии несущественны. Но отказываться от КТ ни в коем случае не стоит.

Любые подозрительные признаки в легких — пятнышки, затемнения — являются частью пазла. Вместе с клинической картиной и выявлением контактов заболевшего, они могут помогают установить диагноз COVID-19.

Тяжесть симптомов коронавирусной инфекции варьируется от человека к человеку. Компьютерная томография грудной клетки показывает отличные результаты для определении степени заболевания и тяжести его протекания у конкретного пациента. Мониторить прогрессирование состояния и признаки улучшения/ухудшения тоже лучше по всесторонней картине состояния легких.

Как выглядит COVID-19 на снимке компьютерной томографии:

У больных коронавирусом снимки КТ видны многофокальные помутнения, о которых мы говорили ранее, и «эффект матового стекла».

Термин «матовое стекло» относится к тому, как выглядят легкие на изображений. Срезы, которые должны быть полностью видны, словно показаны через матовое стекло.

Это связано с заполнением легочного воздушного пространства жидкостью, коллапсом (легкие словно «сдуваются») или и тем, и другим.

Нарушения, как правило, возникают в периферических и базальных областях легких, чаще в задних отделах.

Как тестируют на коронавирус?

Наиболее надежным тестом для диагностики инфекции SARS-CoV-2 является анализ полимеразной цепной реакции ротоглотки или носоглотки. Звучит сложно, но на самом деле это просто анализ, включающий в себя мазок из горла и носоглотки. В лаборатории образец слизи или мокроты тестируется на наличие вируса.

Почему мазок берут из горла? Образец, взятый в этом месте дает мало ложноположительных или ложноотрицательных результатов.

Некоторые специалисты говорят о том, что пока точность тестов не превышает 60−70%. Это связано с тем, что у коронавируса довольно узкое «окно», во время которого происходит активное реплицирование. Это значит, что человек могут быть инфицирован, но тест вернется отрицательным.

Если вы оказались в ситуации, когда необходимо сдать анализ на коронавирус, лучше сделать 2−3 теста сразу, не дожидаясь ухудшения симптомов — хотя бы один результат из трех даст полную картину.

Что еще нужно знать о диагностике коронавируса?

Многое. Но наше страстное желание узнать все о коронавирусе утолить пока не получится — законченных исследований мало. Многие китайские врачи высказали предположение, что у некоторых пациентов с пневмонией COVID-19 на снимках КТ видны аномалии грудной клетки, несмотря на отрицательные результаты мазков.

Тестов на коронавирус тоже было недостаточно, что привело к формированию «стихийного» протокола работы с «подозрительными» пациентами: их начали отправлять на томографию грудной клетки.

Но КТ не является панацеей! Очень важно помнить, что чистые легкие на томограмме не гарантируют отсутствия заболевания. Коронавирус может начать бушевать через два-три дня после проведенного исследования, показавшего прекрасные результаты.

Также нельзя забывать и о том, что для проведения визуального исследования (на рентгеновском аппарате или томографе) пациенту приходится посещать радиологическое отделение и взаимодействовать с другими людьми — как с пациентами, так и с врачами. Учитывая крайнюю заразность инфицированных больных, без особой необходимости снимки лучше не делать. К сожалению, для каждого отдельного случая медикам приходится взвешивать все риски.

Не стоит отказываться от томографии или рентгена, если у вас есть признаки заболевания. Но полагаться в диагностике только на них нельзя — снимки могут оказаться чистыми, просто потому, что инфекция не успела распространиться. Ложная уверенность и неверное чувство безопасности оказывают нам медвежью услугу.

Симптомы, которые требуют немедленной медицинской помощи

• Затрудненное дыхание или одышка
• Стойкая боль или давление в груди
• Спутанное сознание, невозможность полностью очнуться
• Синеющие губы или лицо

Мы надеемся, что вы остаетесь дома. Лучший способ победить коронавирус — не заразиться им! Поэтому соблюдайте социальную дистанцию, мойте руки и берегите себя!

Как правильно мыть руки? Инструкция ВОЗ

Нанесите на ладонь жидкое мыло так, чтобы оно покрыло всю ладонь целиком. Потрите ладони друг о друга — пена должна полностью покрыть кисти и запястья.

• Нанесите на ладонь жидкое мыло так, чтобы оно покрыло всю ладонь целиком. Потрите ладони друг о друга — пена должна полностью покрыть кисти и запястья.

• Потрите тыльную сторону каждой ладони и между пальцами.

• Сложите руки в замок, проводите пальцами одной руки между пальцами другой. Затем повторите для другой руки.

• Помойте большие пальцы. Для этого обхватите большой палец левой руки правой рукой и потрите его вращательным движением. Поменяйте руки.

• Потрите кончики пальцев на одной руке о ладонь другой руки.

• Смойте мыло.

• Вытрите руки чистым полотенцем. После этого уже не прикасайтесь обнаженной рукой ни к крану, ни к дверной ручке — используйте для защиты одноразовое полотенце.

Почему так важно мыть руки?

Тысячи людей во всем мире умирают от инфекций. Руки — главный «транспорт» бактерий. Гигиена рук — надежный способ защитить человека от тяжелых заболеваний, вызванных вирусами. Мы расскажем, как правильно мыть руки, чтобы защитить себя.

полную справку

Читайте также: Могли ли вы переболеть коронавирусом и не заметить этого?

Берегите сердце: коронавирус может вредить не только легким

Следите за дыханием: какие симптомы коронавируса требуют срочной медицинской помощи

КТ, МРТ, УЗИ, рентген: какие бывают исследования и зачем они нужны | Здоровая жизнь | Здоровье

Регулярно хожу к стоматологу, где постоянно делают рентген полости рта. А у гинеколога без УЗИ не обходится… Насколько опасны эти исследования и для чего нужны?

И. Крысова, Ижевск

Рентген

С одной стороны человека находится источник рентгенов­ского излучения, с другой — фотоплёнка, которая отображает, как лучи проходят через разные ткани и органы.

Когда используется. Для определения переломов костей, заболевания лёгких, в стоматологии и неврологии. Рентген-аппараты используют во время операций на сердце, чтобы в реальном времени контролировать процесс.

Маммография

В её основе — тоже рентген.

Когда используется. Для исследования молочной железы. Есть маммо­графы для скрининга — профилактических осмотров. А диагностические маммографы используют, если уже есть подозрение на рак груди. Такой аппарат может сразу взять образец опухоли, чтобы определить её злокачественность — сделать биопсию. Современные аппараты, имеющие характеристику microdose (микродоза), в 2 раза сокращают уровень облучения.

КТ

Это тоже вид рентгена, но снимки тела делаются с разных ракурсов. Компьютер выдаёт трёхмерные  изображения части тела или внутреннего органа. Подробное изображение всего тела можно получить за одну процедуру. Современный спектральный томограф самостоятельно определит типы тканей, покажет их разными цветами.

Когда используется. При травмах — чтобы комплексно оценить степень повреждений. В онкологии — чтобы найти опухоли и метастазы.

УЗИ

Ультразвуковые волны отражаются по-разному мышцами, суставами, сосудами. Компьютер преобразует сигнал в двухмерное или трёхмерное изображение.

Когда используется. Для постановки диагноза в кардиологии, онкологии, акушерстве и гинекологии. Аппарат показывает внутренние органы в реальном времени. Это самый безопасный метод.

Смотрите: Насколько вредны для здоровья рентген и УЗИ →

МРТ

Создаёт электромагнитное поле, улавливает насыщенность тканей водородом и передаёт эти данные на экран. В отличие от КТ у МРТ нет излучения, но он также делает объёмные картинки в 3D. МРТ хорошо визуализирует мягкие ткани.

Когда используется. Если нужно обследовать головной мозг, позвоночник, брюшную полость, суставы (в том числе под контролем МРТ проводят операции, чтобы не задеть важные участки мозга — например, отвечающие за речь).

Мнения экспертов

Илья Гипп, к. м. н., руководитель направления терапии под контролем МРТ:

— Многие из этих аппаратов могут применяться для лечения. Например, к МРТ-аппарату присоединяется специальная установка. Она фокусирует волны ультразвука внутри тела, точечно повышая температуру, и выжигает новообразования — например, миому матки.

Кирилл Шаляев, директор направления крупнейшего голландского производителя медицинской техники:

— То, что вчера казалось невозможным, сегодня — реальность. Раньше при КТ вводили препарат, замедляющий работу сердца. Новейшие компьютерные томо­графы делают 4 оборота в секунду — благодаря этому замедлять работу сердца не нужно.

Смотрите также:

Рентгеновская компьютерная томография (КТ)

Ричард Кетчем, Техасский университет в Остине

Что такое рентгеновская компьютерная томография (КТ)

Рентгеновская компьютерная томография (КТ) — это неразрушающий метод визуализации внутренних элементов твердых объектов и получения цифровой информации об их трехмерной геометрии и свойствах.
Трехмерная реконструкция черепа Herrerasaurus с вырезом, показывающим корпус мозга. Длина образца 32 см. Детали

КТ-изображение обычно называют срезом , так как оно соответствует тому, как сканируемый объект выглядел бы, если бы он был разрезан вдоль плоскости.Еще лучшая аналогия — срез буханки хлеба, потому что точно так же, как кусок хлеба имеет толщину, КТ-срез соответствует определенной толщине сканируемого объекта. Таким образом, в то время как типичное цифровое изображение состоит из пикселей (элементов изображения), изображение среза CT состоит из вокселей (элементов объема). Продолжая аналогию на один шаг дальше, так же, как буханку хлеба можно воссоздать, сложив все ее ломтики, полное объемное представление объекта получается путем получения непрерывного набора CT-ломтиков.

Уровни серого на изображении КТ-среза соответствуют ослаблению рентгеновских лучей, которое отражает долю рентгеновских лучей, рассеянных или поглощенных, когда они проходят через каждый воксель. Ослабление рентгеновских лучей в первую очередь зависит от энергии рентгеновских лучей, а также плотности и состава отображаемого материала.

Основные принципы рентгеновской компьютерной томографии (КТ)

Томографическая визуализация состоит из направления рентгеновских лучей на объект с разных ориентаций и измерения уменьшения интенсивности вдоль ряда линейных траекторий.Это уменьшение характеризуется законом Бера, который описывает снижение интенсивности в зависимости от энергии рентгеновского излучения, длины пути и коэффициента линейного ослабления материала. Затем используется специальный алгоритм для восстановления распределения ослабления рентгеновского излучения в изображаемом объеме.
Простейшая форма закона Бера для монохроматического рентгеновского пучка через однородный материал:
где I ₀ и I — начальная и конечная интенсивность рентгеновского излучения, µ — линейный коэффициент ослабления материала (единицы 1 / длина), а x — длина пути рентгеновского излучения.Если материалов несколько, уравнение принимает вид:
где каждое приращение i отражает один материал с коэффициентом ослабления µ _i с линейной протяженностью x _i . В хорошо откалиброванной системе с использованием источника монохроматического рентгеновского излучения (т. Е. Синхротрона или излучателя гамма-излучения) это уравнение может быть решено напрямую. Если используется источник полихроматического рентгеновского излучения, чтобы учесть тот факт, что коэффициент ослабления сильно зависит от энергии рентгеновского излучения, полное решение потребует решения уравнения в диапазоне энергии рентгеновского излучения ( E ) Используемый спектр: Однако такое вычисление обычно проблематично, поскольку большинство стратегий восстановления решают одно значение µ в каждой пространственной позиции.В таких случаях µ принимается как эффективный линейный коэффициент затухания, а не как абсолютный. Это усложняет абсолютную калибровку, поскольку эффективное ослабление зависит как от спектра рентгеновских лучей, так и от свойств сканируемого объекта. Это также приводит к артефактам усиления луча: изменениям уровней серого изображения, вызванным преимущественным ослаблением низкоэнергетических рентгеновских лучей.
Доминирующими физическими процессами, ответственными за ослабление рентгеновского излучения для большинства лабораторных источников рентгеновского излучения, являются фотоэлектрическое поглощение и комптоновское рассеяние.Фотоэлектрическое поглощение происходит, когда полная энергия падающего рентгеновского фотона передается внутреннему электрону, вызывая его выброс. В комптоновском рассеянии входящий фотон взаимодействует с внешним электроном, выбрасывая электрон и теряя только часть своей собственной энергии, после чего он отклоняется в другом направлении.

В целом для геологических материалов фотоэлектрический эффект является доминирующим механизмом ослабления при низких энергиях рентгеновского излучения, примерно до 100–150 кэВ, после чего преобладает комптоновское рассеяние.Практическое значение этого перехода состоит в том, что фотоэлектрический эффект пропорционален атомному номеру Z ^4-5 , тогда как комптоновское рассеяние пропорционально только Z , или, в первом порядке, плотности массы. В результате низкоэнергетические рентгеновские лучи более чувствительны к различиям в составе, чем высокоэнергетические, но также ослабляются гораздо быстрее, что ограничивает толщину материала с высокой плотностью, через которую они могут проникать и визуализироваться.

На рисунке справа показаны линейные коэффициенты ослабления как функция энергии для четырех минералов: кварца, ортоклаза, кальцита и альмандинового граната.Кварц и ортоклаз очень похожи по массовой плотности (2,65 г / см ³ против 2,59 г / см ³ ), но при низкой энергии их коэффициенты ослабления различаются из-за присутствия калия с относительно высоким Z в полевом шпате. . С ростом энергии рентгеновского излучения их коэффициенты ослабления сходятся, и примерно при 125 кэВ они пересекаются; выше ~ 125 кэВ кварц немного более затухающий из-за его более высокой плотности. Таким образом, эти два минерала можно различить на КТ-изображениях, если средняя используемая энергия рентгеновского излучения достаточно низкая, но при более высоких энергиях они почти неразличимы.Кальцит, хотя и лишь немного более плотный (2,71 г / см ³ ), чем кварц и ортоклаз, значительно более ослабляет при низкой энергии из-за присутствия кальция. Здесь расхождение с кварцем сохраняется до немного более высоких энергий, что указывает на то, что их можно будет различить даже при сканировании с более высокими энергиями. Фазы с высокой плотностью и высоким Z, такие как альмандин, при всех энергиях можно отличить от других исследуемых здесь породообразующих минералов.

Существует ряд методов, с помощью которых данные ослабления рентгеновских лучей могут быть преобразованы в изображение, некоторые из которых являются собственными.Наиболее частый подход называется «фильтрованная обратная проекция», при которой линейные данные, полученные при каждой угловой ориентации, сворачиваются с помощью специально разработанного фильтра, а затем проецируются обратно через поле пикселей под тем же углом.

Этот принцип проиллюстрирован на изображении справа и в анимации, которую можно просмотреть, щелкнув ссылку ниже. Ручной образец гранат-биотит-кианитового сланца (вверху слева) вращается, и его среднее сечение отображается плоским веерным лучом (синий). Ослабление рентгеновских лучей образцом при его вращении показано в правом верхнем углу; чем больше затухание на пути луча, ведущем от точечного источника (внизу) к линейному детектору (вверху), тем меньше рентгеновских лучей достигает детектора.Данные, собранные под каждым углом, собраны в правом нижнем углу. На этом изображении горизонтальная ось соответствует каналу детектора, а вертикальная ось соответствует углу поворота (или времени), а яркость соответствует степени ослабления рентгеновского излучения. Полученное изображение называется синограммой , поскольку любая точка исходного объекта соответствует синусоиде. После завершения сбора данных начинается реконструкция. Каждая строка синограммы сначала сворачивается с помощью фильтра и проецируется на матрицу пикселей (внизу справа) под углом, под которым она была получена.После обработки всех углов изображение готово.
Анимация КТ-реконструкции (9.1MB Mar30 07)

Аппаратура для рентгеновской компьютерной томографии (КТ) — как это работает?

Элементами рентгеновской томографии являются источник рентгеновского излучения, серия детекторов, которые измеряют ослабление интенсивности рентгеновского излучения на нескольких путях луча, а также геометрию вращения по отношению к изображаемому объекту. Различные конфигурации этих компонентов могут использоваться для создания компьютерных томографов, оптимизированных для визуализации объектов различного размера и состава.

В подавляющем большинстве систем компьютерной томографии используются рентгеновские трубки, хотя томография также может выполняться с использованием синхротрона или гамма-излучателя в качестве источника монохроматического рентгеновского излучения. Важными характеристиками трубки являются материал мишени и пиковая энергия рентгеновского излучения, которые определяют генерируемый спектр рентгеновского излучения; ток, определяющий интенсивность рентгеновского излучения; и размер фокусного пятна, который влияет на пространственное разрешение.

В большинстве КТ-детекторов рентгеновского излучения используются сцинтилляторы. Важными параметрами являются материал, размер и геометрия сцинтиллятора, а также средства обнаружения и подсчета сцинтилляционных событий.Как правило, более мелкие детекторы обеспечивают лучшее разрешение изображения, но меньшую скорость счета из-за меньшей площади по сравнению с более крупными. Для компенсации используется более длительное время сбора данных для снижения уровня шума. Обычными сцинтилляционными материалами являются йодид цезия, оксисульфид гадолиния и метавольфрамат натрия.

На диаграмме справа показаны некоторые из наиболее распространенных конфигураций компьютерных томографов. При сканировании планарным пучком рентгеновские лучи коллимируются и измеряются с помощью линейки детекторов.Обычно толщина среза определяется апертурой линейного массива. Коллимация необходима для уменьшения влияния рассеяния рентгеновских лучей, которое приводит к ложным дополнительным рентгеновским лучам, достигающим детектора из точек, расположенных не вдоль пути источник-детектор. Линейные массивы обычно могут быть сконфигурированы так, чтобы быть более эффективными, чем планарные, но имеют недостаток, заключающийся в том, что они получают данные только для одного изображения среза за раз.

При сканировании коническим лучом линейная решетка заменяется планарным детектором, и луч больше не коллимируется.Данные для всего объекта или значительной его толщины можно получить за один оборот. Данные преобразуются в изображения с использованием алгоритма конического луча. В общем, данные конического луча подвержены некоторому размытию и искажению по мере удаления от центральной плоскости, что соответствовало бы захвату одного среза. Они также более подвержены артефактам, связанным с рассеянием, если используются рентгеновские лучи высокой энергии. Однако преимущество получения данных для сотен или тысяч срезов за один раз является значительным, так как большее время сбора может быть потрачено на каждое положение поворотного стола, что снижает шум изображения.

Сканирование параллельным пучком осуществляется с использованием специально сконфигурированной линии синхротронного пучка в качестве источника рентгеновского излучения. В этом случае объемные данные получаются и искажений нет. Однако размер объекта ограничен шириной рентгеновского луча; в зависимости от конфигурации луча могут отображаться объекты диаметром до 6 см. Синхротронное излучение обычно имеет очень высокую интенсивность, что позволяет быстро собирать данные, но рентгеновские лучи, как правило, имеют низкую энергию (<35 кэВ), что может помешать формированию изображений образцов с обширными материалами с высоким Z.

Другими вариантами являются сбор данных с несколькими срезами, в котором используется планарный детектор, но данные обрабатываются с помощью алгоритма реконструкции веерного луча, и спиральное сканирование, при котором высота образца изменяется во время сбора данных, что потенциально снижает артефакты конического луча.

Приложения

Данные CT применяются практически во всех геологических дисциплинах, и постоянно открываются новые приложения. На сегодняшний день успешно подано:

Трехмерный рендеринг метеорита PAT91501-50, показывающий дифференцирующиеся частицы троилита / силиката (желтые и пурпурные) и пузырьки паровой фазы.Текстура указывает на плавление с последующим внезапным гашением в значительном гравитационном поле. Ширина образца ~ 15 см. Детали

• Измерение трехмерного размера и пространственного распределения кристаллов, обломков, пузырьков и т. Д.
• Неразрушающее объемное исследование редких образцов (окаменелости, метеориты и др.)
• Трехмерное измерение полей потока жидкости, включая пористость, микропористость, а также степень и шероховатость трещин
• Определение трехмерной ткани (слоистость, предпочтительная ориентация формы, свойства сети)
• Изучение и измерение морфологии окаменелостей и недавних биологических образцов
• Обнаружение и исследование фаз с высокой плотностью экономических следов
• Рекогносцировочная съемка образцов для оптимальной геохимической эксплуатации (например, определение местоположения центральных участков кристаллов, осей спиралей, твердых и жидких включений).

Преимущества и недостатки рентгеновской компьютерной томографии (КТ)?

Сильные стороны

• Полностью неразрушающая 3D-визуализация
• Требуется небольшая пробоподготовка или совсем не требуется
• Реконструкция обычно консервативна по затуханию, позволяя извлекать детали субвоксельного уровня.

Ограничения

• Разрешение ограничено примерно 1000–2000-кратным диаметром поперечного сечения объекта; высокое разрешение требует мелких объектов
• Конечное разрешение вызывает некоторое размытие границ материала
• Калибровка уровней серого по коэффициентам ослабления, усложненным полихроматическим рентгеновским излучением
• Крупные (в масштабе дм) геологические образцы нельзя проникнуть через рентгеновские лучи низкой энергии, что снижает разрешающую способность
• Не все объекты имеют достаточно большие контрасты затухания для получения полезных изображений (карбонатные окаменелости в карбонатной матрице; кварц vs.плагиоклаз)
• Артефакты изображения (усиление луча) могут затруднить сбор и интерпретацию данных
• Большие объемы данных (более гигабайт) могут потребовать значительных ресурсов компьютера для визуализации и анализа.

Руководство пользователя — Сбор и подготовка образцов

Единственная подготовка, необходимая для КТ-сканирования, — это убедиться, что объект помещается в поле зрения и что он не двигается во время сканирования. Поскольку поле полного сканирования для КТ представляет собой цилиндр (т.е.е., стопка круговых полей зрения), наиболее эффективной геометрией для сканирования также является цилиндр. Таким образом, когда это возможно, часто бывает выгодно, чтобы объект приобрел цилиндрическую форму, либо с помощью корончатого сверла для получения цилиндрического образца, либо путем упаковки объекта в цилиндрический контейнер либо с прозрачным для рентгеновских лучей наполнителем, либо с материалом. аналогичных характеристик затухания.

Сбор данных, результаты и представление

КТ-данные обычно принимают форму последовательности файлов изображений, которые можно визуализировать и анализировать с помощью широкого спектра инструментов обработки изображений на основе 2D и 3D.Значения данных уровня серого в изображениях КТ обычно называются числами КТ. Однако номера КТ обычно меняются от сканера к сканеру и даже от сканирования к сканированию.

Двумя стандартными режимами 3D-визуализации являются объемная визуализация и изоповерхность. Объемный рендеринг состоит из сопоставления каждого значения CT с цветом и непрозрачностью. Таким образом, некоторые фазы можно сделать прозрачными, что позволит раскрыть внутренние особенности. Изоповерхность включает в себя определение трехмерных контурных поверхностей, которые очерчивают границы между номерами CT, так же, как контурные линии разделяют значения высот на топографической карте.

Поскольку наборы данных КТ обычно содержат сотни изображений и тысячи мегабайт, они не поддаются традиционной публикации. Однако данные компьютерной томографии и визуализации все чаще используются во всемирной паутине. Примером может служить веб-сайт Библиотеки цифровой морфологии (дополнительная информация).

Литература

Следующая литература может быть использована для дальнейшего изучения рентгеновской компьютерной томографии (КТ)

• ASTM, 1992, Стандартное руководство по компьютерной томографии (КТ), обозначение ASTM E 1441 — 92a.В: 1992 Ежегодный сборник стандартов ASTM, раздел 3 Методы испытаний металлов и аналитические процедуры. ASTM, Филадельфия, стр. 690-713.
• Ketcham, R.A. и Карлсон, У.Д., 2001, Сбор, оптимизация и интерпретация рентгеновских компьютерных томографических изображений: приложения к наукам о Земле. Компьютеры и науки о Земле, 27, 381-400.

Ссылки по теме

Для получения дополнительной информации о рентгеновской компьютерной томографии (КТ) перейдите по ссылкам ниже.

Веб-сайт лаборатории компьютерной техники Техасского университета предоставляет дополнительную информацию о принципах и множество примеров приложений.

Учебная деятельность и ресурсы

Учебная деятельность, лабораторные работы и ресурсы, относящиеся к рентгеновской компьютерной томографии (КТ).

.

Компьютерная томография (КТ)

Компьютерный томограф груди.
Кредит: Джон Бун, Калифорнийский университет в Дэвисе

Выделенный компьютерный томограф груди: NIBIB финансирует исследования по разработке специального компьютерного томографа груди, который позволяет визуализировать грудь в 3D и может помочь рентгенологам выявлять труднодоступные места. -найти опухоли. Сканер производит дозу облучения, сравнимую с дозой стандартной рентгеновской маммографии, и не требует сдавливания груди. В этом компьютерном томографе груди женщина лежит ничком на специально разработанном большом столе, а ее грудь подвешена в специальном отверстии на сканирующей кровати.Сканер вращается вокруг груди, не проходя через грудную клетку, тем самым уменьшая излучение, которое могло бы попасть в грудную клетку в обычном компьютерном томографе. Щелкните здесь, чтобы узнать больше о специальной компьютерной томографии груди или послушать подкаст о сканере.

Снижение радиации при рутинных КТ-сканированиях: NIBIB обратился к исследователям с призывом представить новаторские идеи, которые помогут радикально снизить количество излучения, используемого при КТ-сканировании. Благодаря этой новой возможности финансирования ведется работа над пятью новыми проектами, представляющими творческие, новаторские, междисциплинарные подходы, которые иначе не получили бы финансирования.Подробнее о них вы можете прочитать ниже:

Персонализированная визуализация
Web Stayman, Университет Джона Хопкинса
Количество излучения, необходимое для компьютерной томографии, зависит от ряда переменных, включая размер пациента, сканируемую часть тела и диагностическую задачу под рукой. Например, меньшие пациенты требуют меньшего облучения, чем более крупные пациенты, а сканирование более плотных частей тела, таких как мягкие ткани около таза, требует большего облучения, чем сканирование легких.Кроме того, диагностические задачи, требующие высокой четкости изображения, такие как обнаружение слабой опухоли, обычно требуют большего облучения. Цель этого проекта — модифицировать как аппаратное, так и программное обеспечение современных компьютерных томографов, чтобы устройство могло адаптировать форму, положение и интенсивность рентгеновского луча к конкретному сценарию визуализации. В исследовании используются анатомические модели для конкретных пациентов и математические модели характеристик визуализации, чтобы направлять рентгеновские лучи туда, где они необходимы, и, следовательно, избегать или ограничивать рентгеновское облучение там, где оно не требуется.Это поможет максимизировать качество изображения для конкретных диагностических задач при минимальном облучении.

Создание инструментов для исследователей
Синтия МакКоллоу, Mayo Clinic
Целью этой работы является разработка ресурсов, которые позволят исследовательскому сообществу легко создавать и сравнивать новые подходы к снижению дозы облучения при рутинных компьютерных томограммах без ущерба для диагностической точности. До сих пор это повлекло за собой создание библиотеки необработанных данных компьютерной томографии пациентов, которыми исследователи могут манипулировать для проверки новых подходов, и разработку компьютерных методов оценки новых подходов, чтобы исследователям не приходилось полагаться на радиологов, которые могут быть дорогостоящим и трудоемким.Используя эти ресурсы, исследователи продемонстрировали, что существует значительный потенциал для снижения дозы облучения при КТ-исследованиях брюшной полости, которые являются одними из самых высоких доз КТ-исследований, обычно используемых в клинической практике.

Более быстрая обработка
Джеффри Фесслер, Мичиганский университет
Чтобы снизить уровень радиации и при этом получить КТ-изображения хорошего качества, необходимы более сложные методы обработки необработанных данных, поступающих от КТ-системы. Эти передовые методы, называемые алгоритмами реконструкции изображений, могут потребовать нежелательно долгого времени вычислений, поэтому в настоящее время их можно использовать только для некоторых пациентов.Цель этого проекта — разработать достаточно быстрые алгоритмы, позволяющие использовать КТ с малой дозой для каждого пациента.>

Комплексный подход
Норберт Пелк, Стэнфордская медицинская школа
На каждом этапе разработки компьютерных томографов есть возможности внести изменения, снижающие дозу облучения. Поскольку эти изменения взаимосвязаны, цель этого проекта — применить комплексный подход, исследуя такие подходы, как модификация детектора счета фотонов (часть компьютерного томографа, которая обнаруживает рентгеновские лучи), динамическое рентгеновское освещение (регулировка количество излучения, использованного на протяжении сканирования), а также методы восстановления изображения.Они будут протестированы с использованием настольной экспериментальной системы. Исследователи считают, что эти комбинированные стратегии могут привести к снижению дозы облучения на 80% по сравнению с современными типичными системами, а также обеспечить получение изображений с более высоким разрешением.

SparseCT
Рикардо Отазо и Дэниел Содиксон, Медицинский факультет Нью-Йоркского университета
Исследователи из Медицинского факультета Нью-Йоркского университета, Бригама и женской больницы, а также специалисты Siemens Healthineers работают вместе над разработкой нового КТ сверхмалой дозы Методика называется SparseCT.Ключевая идея SparseCT состоит в том, чтобы блокировать большую часть рентгеновских лучей при компьютерной томографии до того, как они достигнут пациента, но делать это таким образом, чтобы сохранить всю важную информацию об изображении. Подход сочетает в себе новое устройство блокировки рентгеновского излучения с математикой сжатого зондирования, которая позволяет восстанавливать изображения из сокращенных наборов данных. Определение сжатия можно сравнить со съемкой фильма с помощью очень быстрой, но малопиксельной камеры, а затем с использованием математики для преобразования изображения в качество высокой четкости.

.

ray — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Рентгеновский снимок легких человека.

Рентгеновское излучение — это разновидность электромагнитного излучения. Рентгеновские лучи — это волны рентгеновского излучения. Рентгеновские лучи имеют более короткую длину волны и, следовательно, большую энергию, чем ультрафиолетовое излучение. Они имеют гораздо более короткую длину волны, чем видимый свет (свет, который мы можем видеть). Излучение с более короткими длинами волн (большей энергией), чем рентгеновское, называется гамма-излучением (γ-лучи).Все это части электромагнитного спектра.

Рентгеновские лучи имеют широкий диапазон длин волн. Большинство рентгеновских лучей имеют длину волны в диапазоне от 0,01 до 10 нанометров. Это соответствует частотам в диапазоне от 30 петагерц до 30 эксагерц (от 3 × 10 ¹⁶ Гц до 3 × 10 ¹⁹ Гц) и энергиям в диапазоне от 100 эВ до 100 кэВ.

Рентгеновские лучи могут проходить через многие твердые материалы. По этой причине фотографирование с помощью рентгеновских лучей используется в медицине, чтобы увидеть кости и другие предметы внутри тела.Иногда термин «рентгеновский снимок» означает эти изображения, а не излучение, которое их создает.

То, что показывают эти изображения, будет зависеть от трех факторов: рэлеевского рассеяния, ^{[1] [2]} комптоновского рассеяния и фотопоглощения. ^[3] На снимках видна кость, потому что она достаточно плотная, чтобы рентгеновские лучи не могли проходить через нее. Вместо этого рентгеновские лучи либо поглощаются, либо рассеиваются. Однако на изображениях не видны кожа и мышцы, поскольку эти ткани достаточно прозрачны, чтобы рентгеновские лучи могли проходить через них, не поглощаясь слишком сильно.Для обнаружения опухолей используются другие устройства визуализации; например, магнитно-резонансная томография. Компьютерный томографический сканер объединяет рентгеновский аппарат и компьютер для построения трехмерного (3D) изображения. У него есть способность видеть не только кость, но и другие предметы.

Рентгеновские лучи образуются при попадании в металл быстро движущихся электронов. Это фотоны, крошечные пакеты энергии, которые могут перемещать атомы и изменять химические вещества в организме. Это ионизирующее излучение, но то, что они делают, зависит от длины волны рентгеновских лучей (или от того, сколько энергии они имеют).Рентгеновские лучи меньшей энергии («мягкие» рентгеновские лучи) вызывают фотоэлектрический эффект. Средние энергии вызывают комптоновское рассеяние. Энергии высокого уровня («жесткое» рентгеновское излучение) вызывают образование пар. Рентгеновские лучи, используемые для фотографирования людей, имеют низкую или среднюю энергию. Лучевая терапия, которая лечит рак, использует рассеяние Комптона, а иногда и производство пар.

В воздухе присутствует небольшое количество рентгеновских лучей. Как и другая энергия в воздухе, рентгеновские лучи могут изменять живые клетки. Долгое время подвергать человеческий организм воздействию высоких доз рентгеновского излучения опасно.Это может вызвать рак. Однако раковые клетки легче повреждаются, поэтому иногда для их уничтожения используют рентгеновские лучи.

.

Могут ли рентгеновские сканеры в аэропорту повредить ваш телефон или ноутбук?

Если вы когда-либо летали в самолет, то вы знаете, что нужно знать: вы должны пройти через службу безопасности, где вас просят положить все ваши личные вещи в лоток, который проходит через сканер, а вы сами проходите через металлоискатель — или, с недавних пор, сканер всего тела.

Вы когда-нибудь задумывались, как они могут видеть содержимое вашей сумки, не открывая ее? Возможно, вы задавались вопросом, вредно ли то, что они делают, для электроники в вашей сумке.В этой статье мы объясним, что такое рентгеновские лучи, как они работают и как они могут повлиять на ваши электронные устройства.

Что такое рентгеновские лучи?

Рентгеновские лучи — это тип электромагнитного излучения, похожего на видимый свет, за исключением того, что они имеют гораздо более короткую длину волны и гораздо более высокую частоту.«Индивидуальный рентгеновский луч» — это просто фотон, и он имеет больше энергии, чем фотон видимого света. Эта повышенная энергия позволяет рентгеновскому излучению проходить сквозь объекты, в то время как видимый свет просто поглощается или отражается.

Важно отметить, что, хотя рентгеновские лучи являются формой излучения, они не являются радиоактивными и не создаются радиоактивными веществами .Любые эффекты, которые происходят, являются результатом взаимодействия рентгеновских лучей с материалом, проходящим через него — нет никаких «остаточных рентгеновских остатков», о которых следует беспокоиться.

Как рентгеновские лучи делают изображения?

Рентгеновские лучи можно использовать для создания статических изображений (например, фотографии), «живых» изображений (например, диапроектора) или даже 3D-изображений (т.е.е. компьютерный томограф). Во всех случаях рентгеновские лучи генерируются одинаковым образом и одинаково взаимодействуют с объектами, но сканеры аэропортов используют только «живые» разновидности.

Чтобы создать рентгеновский снимок, вам понадобится рентгеновская трубка.Эта трубка пропускает электроны от медного катода к аноду, обычно сделанному из вольфрама, молибдена или меди. Когда электроны попадают на анод, они замедляются и генерируют как рентгеновские лучи, так и тепло. Анод расположен под углом, так что рентгеновские лучи испускаются в определенном направлении.

Чтобы создать изображение, вам нужен способ измерения количества рентгеновских лучей, проходящих через объект, поэтому рецепторы рентгеновских изображений расположены позади объекта.Более плотные материалы, такие как кость и металл, препятствуют прохождению рентгеновских лучей, в то время как другие материалы, такие как кожа, позволяют им проходить сквозь них.

В сканере аэропорта рецептор изображения снабжен материалом, который загорается при воздействии рентгеновских лучей.Таким образом, объекты, которые блокируют рентгеновские лучи, такие как ваш телефон или ноутбук, будут отображаться темными на изображении, а все остальное — яркими. Усилитель изображения используется, чтобы сделать контраст еще более четким.

Конечно, изображение не должно быть простым черно-белым, чего, вероятно, и следовало ожидать от рентгеновского изображения.Фактически, большинство современных сканеров имеют возможность раскрашивать изображение в зависимости от диапазона плотности, чтобы упростить идентификацию определенных объектов.

Что касается зарегистрированного багажа, то они фактически проходят через компьютерный томограф, который представляет собой совсем другое дело.Рентгеновские лучи все еще присутствуют, но они испускаются из нескольких точек в непрерывно вращающемся кольце, которые затем используются для создания трехмерного изображения, которое показывает все содержимое под любым углом, не открывая его.

Может ли рентгеновское излучение повредить электронику?

Рентгеновские лучи — это тип ионизирующего излучения, что означает, что фотоны обладают достаточной энергией, чтобы выбивать электроны из атомов, с которыми они вступают в контакт, создавая при этом положительно заряженные ионы.

В больших дозах ионизирующее излучение может нанести вред биологической ткани, повреждая клеточную ДНК быстрее, чем ее можно восстановить.Но электроника не состоит из биологической ткани, и им не о чем беспокоиться. Так могут ли рентгеновские лучи причинить им вред? Не в значительной степени, нет.

Магнитное хранилище данных

Магнитные устройства хранения данных, такие как жесткие диски и гибкие диски, работают с использованием механических рычагов, которые считывают и записывают магнитные области вращающихся пластин.Полярность каждой области представляет собой единицу или ноль, которые представляют собой двоичные значения, используемые для электронного хранения данных.

Хотя эти устройства хрупкие и чувствительны к магнитам, они непроницаемы для всех форм света, включая рентгеновские лучи.Вероятно, вы не захотите проводить портативный жесткий диск через металлоискатель — и уж точно не рядом с аппаратом МРТ! — но это прекрасно, проходя через сканер аэропорта.

Флэш-память

Как насчет твердотельного накопителя, SD-карты или USB-накопителя? Опять же, здесь не о чем беспокоиться.В них используются транзисторы, которые либо пропускают электрические токи (представляя единицу), либо предотвращают прохождение электрических токов (представляя ноль), и именно так хранятся данные.

Рентгеновские лучи теоретически могут влиять на флэш-память, превращая сохраненную ячейку (представляющую единицу) в стертую ячейку (представляющую ноль).Если это произойдет с достаточным количеством ячеек, это может вызвать потерю данных, но интенсивность рентгеновских лучей, используемых в сканере аэропорта, настолько мала, что на самом деле этого никогда не происходит.

Компьютеры и планшеты

В компьютерах и планшетах нет компонентов, светочувствительных ни к видимому свету, ни к рентгеновским лучам.Вам не нужно беспокоиться о том, чтобы поместить свой ноутбук в рентгеновский аппарат.

Служба безопасности

попросит вас вынуть из сумки все ноутбуки, но не потому, что с ним нужно обращаться иначе, чем с остальным багажом.Скорее всего, ноутбуки содержат плотные схемы, которые могут скрыть все остальное в вашей сумке.

Пакеты, одобренные TSA

, которые позволяют оставлять ноутбук внутри сумки, работают, потому что в них есть специальные отделения для ноутбука, которые не позволяют ноутбукам мешать всему другому содержимому в сумке.

Мобильные телефоны и медиаплееры

Подобно компьютерам и планшетам, мобильные телефоны — умные или другие — не используют светочувствительные материалы в своей конструкции, поэтому они не будут повреждены рентгеновскими лучами.Поскольку они намного меньше, вам также не нужно беспокоиться о том, что они заслонят большую часть вашей ручной клади, чтобы они могли оставаться в вашей сумке.

Камеры и видеокамеры

До сих пор мы говорили о светочувствительных материалах, поэтому вы можете подумать: «А как насчет фотоаппаратов и видеокамер? Их сенсоры светочувствительны — вот как они работают!»

Хотя да, эти датчики чувствительны к электромагнитному излучению, они защищены ставнями и корпусами устройств.У вас могут возникнуть проблемы с попыткой снять длительную экспозицию внутренней части рентгеновского аппарата (серьезно, не делайте этого), но если ваше устройство не улавливает свет активно, проблем нет.

Пленка

Непроявленная пленка — это единственное, о чем вам, возможно, придется беспокоиться, проходя через сканер в аэропорту.Рентгеновские лучи с более высокой энергией могут проходить через контейнер из пластиковой пленки и могут испортить ваши изображения.

Однако вам действительно нужно беспокоиться об этом только в том случае, если вы снимали на очень светочувствительную пленку (то есть пленку с очень высоким ISO, которая является особенно светочувствительной).Обычный фильм, скорее всего, не пострадает. При этом, если у вас есть фотографии на пленке, которые крайне важно сохранить, вам, вероятно, следует попытаться обработать их, прежде чем вы сядете в самолет.

Давайте рассмотрим все в перспективе

Основная причина, по которой вам не следует беспокоиться о том, что ваша электроника будет повреждена сканерами в аэропорту, заключается в том, что они фактически будут подвергаться большему фоновому излучению во время полета, чем они получат при прохождении через сканер.

Земля постоянно залита всевозможным излучением, большая часть которого исходит от Солнца.Атмосфера отлично впитывает большую часть ее, но чем выше вы находитесь, тем больше радиации вокруг вас.

Итак, когда вы летите на высоте 36 000 футов от Нью-Йорка до Лос-Анджелеса, вы — и ваши устройства — получите такое же количество радиации, какое получили бы от двух рентгеновских снимков грудной клетки.Это не опасное количество радиации, но оно позволяет увидеть ситуацию в перспективе.

У вас когда-нибудь была повреждена электроника в сканере безопасности аэропорта? Узнайте, разрешено ли TSA забрать ваш телефон.

Изображение предоставлено: Milkovasa через Shutterstock

15 скрытых хитростей в WhatsApp, которые нужно попробовать прямо сейчас

Вот лучшие скрытые приемы, советы и ярлыки WhatsApp, которые помогут вам получить от WhatsApp больше.

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать технические советы, обзоры, бесплатные электронные книги и эксклюзивные предложения!

Еще один шаг…!

Подтвердите свой адрес электронной почты в только что отправленном вам электронном письме.

.