Tomograf Komputerowy

Metoda tomografii komputerowej została wprowadzona do praktyki klinicznej na początku lat 70. Twórcy tej techniki diagnostycznej Godfrey Hounsfield i Allan McLeod Cormack zostali uhonorowani za to odkrycie Nagrodą Nobla w 1979 r. Od tego czasu trwa stałe doskonalenie metodyki badania dokonujące się dzięki unowocześnianiu samych tomografów komputerowych, jak też dzięki rozwojowi technik prezentacji obrazów.

            Zasada działania tomografu komputerowego polega na umieszczeniu pacjenta w aparacie (tzw. okolu, ang. gantry), wewnątrz którego ruchem okrężnym porusza się lampa rentgenowska wykonując obrót w zakresie 360o. Dzięki temu w badaniach TK możliwe jest uzyskiwanie obrazów poprzecznych (osiowych) badanych obiektów. Obrazy kolejnych warstw (skany) uzyskuje się przesuwając obiekt badany do wnętrza aparatu.  W pierwszych tomografach komputerowych każdy skan wykonywany był oddzielnie, we współczesnych tomografach spiralnych wykonuje się tzw. skan spiralny, polegający na tym, iż lampa wiruje ruchem ciągłym i jednocześnie stół z pacjentem ruchem ciągłym wjeżdża do aparatu. Dzięki takiej metodzie uzyskuje się dane objętościowe (w 3 płaszczyznach).

W tomografii wielorzędowej (multislice tomography – MSCT) podczas jednego obrotu lampy uzyskuje się wiele skanów równocześnie, dzięki zastosowaniu wielu rzędów detektorów. Obecnie stosowane są tomografy 2, 4, 8, 16, 32 i 64 rzędowe. Zastosowanie wielu rzędów detektorów pozwala znacząco skrócić czas badania, natomiast uzyskane dane cechują się wysoką rozdzielczością przestrzenną, a więc zdolnością do rozróżniania bardzo drobnych szczegółów. W nowoczesnych tomografach wielorzędowych możliwe jest uzyskanie warstw o grubości 0,4 mm. Skrócenie czasu badania umożliwia natomiast kilkukrotne skanowanie badanego obszaru w bardzo krótkich odstępach czasowych. Pozwala to na dokonywanie badań dynamicznych np. wątroby gdzie bardzo istotne jest uwidocznienie kolejnych faz napływu środka kontrastowego przez różne układy naczyniowe – oddzielnie fazy tętniczej i wrotnej.

Jakkolwiek w badaniach TK podstawą nadal jest analiza warstw poprzecznych, obecnie zastosowanie znajdują różne rodzaje prezentacji obrazowych ułatwiających rozpoznanie. Do tych aplikacji graficznych należa:

– rekonstrukcje wielopłaszczyznowe (multiplanar reconstrucion – MPR) – w dowolnie wybranej płaszczyźnie anatomicznej (Ryc.)

– rekonstrukcje krzywoliniowe (curved planar – CPR) – wzdłuż krzywych, np. wzdłuż przebiegu naczyń, krzywizn kręgosłupa (Ryc.)

– rekonstrukcje w projekcji maksymalnej intensywności (maximum intensity projection –MIP) – gdzie wyświetlane są jedynie punkty (piele) obrazowe o największej jasności, natomiast tło (pozostałe struktury) są czarne; rekonstrukcje te używane są do oceny naczyń (Ryc.)

– rekonstrukcje objętościowe kodowane kolorem (volume rendering – VR) – poszczególnym Pielom obrazu przypisywany jest określony kolor, zależnie od stopnia pochłaniania promieniowania rentgenowskiego

– rekonstrukcje powierzchniowe (shade surfach display – SSD), w których uzyskuje się cieniowane odwzorowanie powierzchni, używane np. w badaniu płuc (Ryc.)

– endoskopowe rekonstrukcje wirtualne (wirtualna bronchoskopia, kolonoskopia, angioskopia) – przedstawiające wnętrze badanych struktur, a więc obraz jaki uzyskuje się wprowadzając endoskop do światła np. jelita (Ryc.).

Uzyskane obrazy można dowolnie obracać na ekranie komputera, usuwać elementy przesłaniające ocenianą strukturę, zmieniać nawet natężenie, kolor i kierunek oświetlenia.

Badanie jelita cienkiego – enterokliza oraz jelita grubego – wirtualna kolonoskopia

W enteroklizie wypełnia się jelito cienkie płynem przez cewnik umieszczony (najczęściej endoskopowo) w dalszej części dwunastnicy. Następnie po podaniu środka cieniującego ocenia się grubość ściany jelita, jego wzmocnienie, ewentualne zwężenia, guzy, występowanie przetok, a także zmian poza światłem jelita (np. ropni). Według ostatnich doniesień z literatury światowej jest to obecnie metoda z wyboru m.in. w ocenie zmian zapalnych w chorobie Leśniowskiego – Crohna (Ryc.), a także guzów jelita cienkiego. Kolonoskopia wirtualna (Ryc.) jest metodą pozwalającą na uwidocznienie wnętrza jelita grubego. Po odpowiednim oczyszczeniu jelita grubego wypełnia się je powietrzem i wykonuje badanie TK, uzyskując obraz endoskopowy. W porównaniu z tradycyjną kolonoskopią ta technika jest szybsza, lepiej tolerowana przez pacjentów oraz nie wymaga sedacji – pacjenci mogą wrócić do normalnej aktywności tuż po zakończeniu badania. Ujemną stroną badania jest brak możliwości weryfikacji histologicznej wykrytych zmian patologicznych oraz bezpośredniej interwencji terapeutycznej (np. usunięcia polipa). Kolonoskopia wirtualna pozwala na wykrywanie polipów jelita grubego nawet o średnicy do 5 mm i staje się obecnie metodą przesiewową w wykrywaniu wczesnych postaci raka jelita grubego.

Bronchoskopia wirtualna

Obraz uzyskiwany w tym badaniu jest zbliżony do uzyskiwanego w klasycznej bronchoskopii optycznej. Badanie pozwala na uwidocznienie wnętrza drzewa oskrzelowego do 5.-7. rzędu rozgałęzień, podczas gdy bronchoskopia tradycyjna ogranicza się zazwyczaj do oskrzeli 3. rzędu. Do wykonania badania nie jest potrzebne przygotowanie i jego wykonanie jest możliwe praktycznie w każdym badaniu MSCT klatki piersiowej. Wirtualna bronchoskopia pozwala na ocenę guzów wewnątrzoskrzelowych, zwężeń dróg oddechowych oraz drożności stentów.

Obrazowanie naczyń – angiografia TK

Szczególnie istotne zastosowania wielorzędowa tomografia komputerowa znalazła w obrazowaniu naczyń. Angiografię tomografii komputerowej (angio-TK) wykonuje się po dożylnym podaniu jodowego środka cieniującego. Dobór odpowiedniego opóźnienia w akwizycji danych w zależności od badanego obszaru naczyniowego pozwala na uzyskanie obrazu w fazie tętniczej bądź żylnej. Zakres zastosowań badań angiografii TK jest bardzo szeroki i obejmuje praktycznie wszystkie naczynia: mózgowe, szyjne, naczynia kończyn, naczynia jamy brzusznej oraz klatki piersiowej. Angio-TK ma szczególnie istotne znaczenie w rozpoznawaniu tętniaków i innych malformacji naczyń wewnątrzczaszkowych, zwężeń tętnic szyjnych, trzewnych, nerkowych, a także w diagnostyce zmian miażdżycowych tętnic kończyn. Angiografia TK jest szczególnie przydatną metodą w planowaniu zabiegów operacyjnych poszerzania tętnic oraz wszczepiania protez wewnątrznaczyniowych (stentgraftów).

Wielorzędowa Tomografia Komputerowa serca (kardio-TK) – jest nieinwazyjną metodą badania serca, w tym tętnic wieńcowych. Pozwala ocenić drożność tych tętnic, stopień zwężenia oraz określić anatomiczne warianty ich budowy. Na podstawie badania kardio-TK możliwa jest również ocena stanu komór serca i mięśnia sercowego, ponadto metoda ta pozwala wykluczyć różne patologie piersiowego odcinka aorty, tętnic i żył płucnych.
    Zaletą kardio-TK w porównaniu do klasycznej koronarografii inwazyjnej jest brak powikłań związanych z chirurgicznymi manipulacjami w trakcie przeprowadzenia zabiegu inwazyjnego takich jak: krwiak i miejscowe krwawienie w miejscu nakłucia tętnicy, rozwarstwienie tętnicy i utworzenie się tętniaka, tzw. tętniak rzekomy, przetoka tętniczo-żylna, przerwanie ciągłości tętnicy, zakrzep lub zator spowodowany skrzepliną lub oderwaną blaszką miażdżycową, niedokrwienie kończyny, zakażenie. W trakcie koronarografii inwazyjnej mogą, niestety wystąpić także powikłania ogólne, które w dużej mierze zależą od wyjściowego ogólnego stanu zdrowia chorego. U pacjentów z licznymi obciążeniami internistyczno-kardiologicznymi może dojść do powikłań krążeniowych, wśród których do najcięższych należą: arytmia, ostra niewydolność krążenia (obrzęk płuc, wstrząs), zawał mięśnia sercowego, udar mózgu. Częstość wczesnych i późnych powikłań koronarografii inwazyjnej wynosi około 2 %.
    Właśnie w tej grupie pacjentów z obciążeniami internistyczno-kardiologicznymi (nadciśnienie, cukrzyca, palenie tytoniu, podwyższone stężenie lipidów we krwi, obciążony wywiad rodzinny) badanie kardio-TK w pewnych przypadkach jest nieinwazyjną alternatywą w stosunku do koronarografii inwazyjnej. Badanie kardio-TK często pozwala wykluczyć choroby naczyniowo-sercowe drogą nieinwazyjną oraz uniknąć tym samym wykonywania diagnostycznej koronarografii inwazyjnej. Kardio-TK jest badaniem wskazanym u pacjentów z umiarkowanym i małym prawdopodobieństwem rozpoznania choroby wieńcowej, w przypadkach gdy inne nieinwazyjne metody (np.: test wysiłkowy czy badanie izotopowe) nie pozwalają na jednoznaczne wykluczenie choroby wieńcowej, lub wyniki tych badań były niejednoznaczne. Badanie to wykonuje się również u pacjentów po operacji wszycia pomostów aortalno-wieńcowych (By-pass) w celu oceny ich funkcjonowania. Jest także doskonałą metodą w diagnostyce pacjentów kwalifikowanych do leczenia operacyjnego (np.: wymiany zastawki wewnątrzsercowej), u których wymagana jest ocena tętnic wieńcowych. Pozwala na ocenę wskazań do operacji i dokładne zaplanowanie zabiegu np. przed ablacją u chorych z migotaniem przedsionków, kiedy bardzo ważna jest znajomość przestrzennej budowy lewego przedsionka serca i uchodzących do niego żył płucnych, co umożliwia właśnie tomografia komputerowa serca.
    Badanie Kardio-TK daje możliwość obrazowania nie tylko patologii światła tętnic wieńcowych, lecz pozwala też na obrazowanie trójwymiarowe (3D) naczyń wieńcowych oraz całego serca. Tomografia komputerowa służy nie tylko do oceny tętnic wieńcowych, lecz także do diagnostyki niektórych wad wrodzonych serca i naczyń u dorosłych, nowotworów serca, chorób osierdzia.
    Klasyczna koronarografia inwazyjna nadal pozostaje “złotym standardem” i metodą referencyjną w ocenie tętnic wieńcowych. Jej ogromną zaletą jest to, że jest nie tylko metodą diagnostyczną, ale i terapeutyczną – daje możliwość usunięcia wykrytego zwężenia (poszerzenie tętnicy, założenie stentu). Ograniczeniami tej metody jest niemożność uwidocznienia ściany tętnicy wieńcowej i niewielkich blaszek miażdżycowych, złożonych lub rozsianych zmian miażdżycowych, nakładanie się na siebie uwidocznionych naczyń.
W porównaniu do interwencyjnej koronarografii, która wymaga hospitalizacji, kardio-TK jest badaniem ambulatoryjnym – całe badanie trwa około 30 min, łącznie z czasem na przygotowanie i nie wymaga pobytu na oddziale szpitalnym. Zaletą kardio-TK jest również mniejsza dawka promieniowania, którą otrzymuje pacjent w trakcie badania – w przypadku diagnostycznej koronarografii konwencjonalnej dawka wynosi około 7 mSv, natomiast przy kardio-TK dawka może być 2-3-krotnie mniejsza.
    Przeprowadzenie kardio-TK jest możliwe wyłącznie na wielorzędowych tomografach komputerowych z możliwością jednoczasowego zapisu czynności serca pacjenta (z bramkowaniem EKG). Właśnie synchronizacja z zapisem EKG pozwala wyeliminować dynamiczne artefakty od tętnienia serca i pozwala uzyskać najbardziej dokładne obrazy serca i tętnic wieńcowych, w momencie kiedy serce znajduje się w fazie rozkurczu.
    Próby przeprowadzenia kardio-TK podejmowano już na 4- i 16- rzędowych aparatach tomografii komputerowej jednak ich wartość diagnostyczna była znacznie niższa niż w koronarografii inwazyjnej. Pojawienie nowoczesnych 64- i 128 – wielorzędowych aparatów TK otworzyło nowy etap w badaniach serca. Najnowsze aparaty o dużej liczbie rzędów detektorów – tomografy 256- i 320-rzędowe są aparatami „dedykowanymi” do badań kardiologicznych i pozwalają na uzyskanie najwyższej jakości obrazów. Obecnie w całym świecie wielorzędowa tomografia komputerowa serca jest powszechnie stosowaną, wysoko ocenianą metodą służącą do badań przesiewowych, w ocenie zmian miażdżycowych i określeniu stopnia zwężenia tętnic wieńcowych.