CT сканиране
Компютърна томография: Разработване на съвременна компютърна томография
Съвременният компютърен томограф е сложен софтуерен и хардуерен комплекс. Механичните възли и части са направени с най-висока точност. За регистриране на рентгеновото лъчение, предавано през средата, се използват ултрачувствителни детектори, чийто дизайн и материали, използвани при производството, непрекъснато се подобряват. При производството на CT томографи, най-строгите изисквания се налагат на рентгеновите излъчватели. Неразделна част от устройството е обширен софтуерен пакет, който дава възможност да се извърши цялата гама изследвания на компютърна томография (CT) с оптимални параметри, да се извърши последваща обработка и анализ на CT изображения. Обикновено стандартният софтуерен пакет може да бъде значително разширен с помощта на тясно специализирани програми, като се вземат предвид особеностите на обхвата на приложение на всяко конкретно устройство.
От математическа гледна точка изграждането на изображение се свежда до решаване на система от линейни уравнения. Така например, за да се получи томограма с размер 200 200 пиксела, системата включва 40 000 уравнения. За решаване на такива системи са разработени специализирани методи, които са фокусирани върху паралелните изчисления.
Поколения CT скенери: от първото до четвъртото
Напредъкът на CT скенерите е пряко свързан с увеличаването на броя на детекторите, тоест с увеличаването на броя на едновременно събраните проекции.
Апарат 1-во поколение се появи през 1973 г. Първото поколение CT машини бяха стъпка по стъпка. Имаше една тръба, насочена към един детектор. Сканирането се извършваше стъпка по стъпка, като се правеше по един оборот на слой. Един слой от изображението се обработва за около 4 минути.
В 2-ро поколение CT машините са използвали вентилаторен дизайн. Няколко детектора бяха инсталирани на въртящия се пръстен срещу рентгеновата тръба. Времето за обработка на изображението беше 20 секунди.
3-то поколение компютърната томография въведе концепцията за спирална компютърна томография. Тръбата и детекторите в една стъпка от масата едновременно извършват пълно завъртане по посока на часовниковата стрелка, което значително намалява времето за изследване. Броят на детекторите също се е увеличил. Времената за обработка и реконструкция значително са намалели.
4-то поколение има 1088 флуоресцентни сензора, разположени около целия портален пръстен. Само рентгеновата тръба се върти. Благодарение на този метод времето за въртене беше намалено до 0,7 секунди. Но няма съществена разлика в качеството на изображенията с CT скенери от 3-то поколение.
Спирална компютърна томография
Спиралната CT се използва в клиничната практика от 1988 г., когато Siemens Medical Solutions представи първия спирален CT скенер. Спиралното сканиране се състои в едновременно изпълнение на две действия: непрекъснато въртене на източника - рентгенова тръба, която генерира лъчение, около тялото на пациента, и непрекъснато транслационно движение на масата с пациента по надлъжната ос на сканиране z през порталната врата бленда. В този случай траекторията на рентгеновата тръба, спрямо оста z - посоката на движение на масата с тялото на пациента, ще приеме формата на спирала.
За разлика от последователния КТ, скоростта на движение на масата с тялото на пациента може да вземе произволни стойности, определени от целите на изследването. Колкото по-висока е скоростта на движение на масата, толкова по-голяма е степента на сканиране. Важно е дължината на трасето на масата за един оборот на рентгеновата тръба да бъде 1,5–2 пъти по-голяма от дебелината на томографския слой, без да се влошава пространствената разделителна способност на изображението.
Технологията за спирално сканиране значително е намалила времето, прекарано в КТ изследвания и значително е намалила облъчването на пациента.
Многослойна компютърна томография (MSCT)
Многослойната („многослойна“, „многослойна“ компютърна томография - MSCT) е представена за първи път от Elscint Co. през 1992г. Основната разлика между MSCT томографите и спиралните томографи от предишни поколения е, че не един, а два или повече реда детектори са разположени около обиколката на порталния портал. За да могат едновременно да се приемат рентгенови лъчи от детектори, разположени в различни редове, е разработена нова - обемна геометрична форма на лъча. През 1992 г. се появяват първите двуслойни (двойноспирални) MSCT томографи с два реда детектори, а през 1998 г. четирислойни (четириспирални) томографи, с четири реда детектори, следователно. В допълнение към гореспоменатите характеристики, броят на оборотите на рентгеновата тръба беше увеличен от една на две в секунда. По този начин пето поколение MSCT томографи с четири намотки днес са осем пъти по-бързи от конвенционалните четвърто поколение спирални CT скенери. През 2004-2005 г. бяха представени 32-, 64- и 128-срезови MSCT томографи, включително тези с две рентгенови епруветки. Днес някои клиники вече имат [1] скенери за компютърна томография с 320 среза. Представени за първи път през 2007 г. от Toshiba, тези скенери са следващата еволюция в рентгеновата компютърна томография. Те дават възможност не само за получаване на изображения, но също така дават възможност да се наблюдават почти в „реално“ време физиологични процеси в мозъка и сърцето [2]! Характеристика на тази система е способността за сканиране на цял орган (сърце, стави, мозък и др.) При един оборот на рентгеновата тръба, което значително намалява времето за изследване, а освен това и способността за сканиране на сърцето дори при пациенти с аритмии. Няколко скенера от 320 среза вече са инсталирани и работят в Русия.