Tomografia Komputerowa (TK): Zastosowanie, Zasada Działania i Przebieg Badania

Tomografia komputerowa (TK), potocznie nazywana tomografią komputerową, jest radiologicznym badaniem obrazowym. Urządzenie zostało opracowane przez fizyka Allana MacLeoda Cormacka i inżyniera elektryka Godfreya Hounsfielda. Ich rozwój przyniósł im nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 1979 r. Pierwsze skanery zostały zainstalowane w 1974 roku. Od tego czasu postęp technologiczny i matematyczny umożliwiły przekształcenie pojedynczych obrazów w dwuwymiarowe obrazy informacyjne.

Tomografia komputerowa zasadniczo polega na badaniu rentgenowskim, w którym seria promieni rentgenowskich obraca się wokół określonej części ciała, generując komputerowo obrazy przekroju. Zaletą tych obrazów tomograficznych w porównaniu z konwencjonalnymi zdjęciami rentgenowskimi jest to, że zawierają one szczegółowe informacje o określonym obszarze w przekroju. Eliminują nakładanie się obrazów, co zapewnia ogromną przewagę nad zwykłymi filmami. Skany CT zapewniają doskonałą korelację kliniczno-patologiczną w przypadku podejrzenia choroby.

Zastosowanie tomografii komputerowej zwiększa zdolność lekarza do dokładnego zdiagnozowania choroby pacjenta. Niskodawkowa tomografia komputerowa okazuje się przydatna w medycynie prewencyjnej i badaniach przesiewowych w kierunku raka. Badanie to początkowo nazywano tomografią komputerową, reprezentującą komputerową tomografię osiową, w której stół poruszał się po uzyskaniu każdego obrazu osiowego.

W skanowaniu spiralnym lub spiralnym stół porusza się w sposób ciągły, gdy źródło promieniowania rentgenowskiego i detektory obracają się. Skraca to znacznie czas trwania badania, zapewniając szybkie wyniki w nagłych sytuacjach. Szybko zastąpił on angiografię mózgową w wykrywaniu urazów głowy i mas mózgu w szybki i niezwykle wiarygodny sposób. Przeszkolony radiolog interpretuje i raportuje skany CT, które wykonuje technik radiologiczny.

Zasady działania tomografii komputerowej

Skaner CT obraca lampę rentgenowską wokół ciała pacjenta za pomocą okrągłej struktury zwanej gantry. Za każdym razem, gdy urządzenie się obraca, pozyskiwane są informacje komputerowe. Operator powoli przesuwa pacjenta w górę lub w dół stołu, tworząc różne obrazy przekroju. Podczas każdego obrotu tworzymy wycinek obrazu 2D. Operator i lekarz/radiolog ustalają grubość każdego kolejnego przekroju obrazu, która zazwyczaj wynosi od 1 do 10 milimetrów. Gantrę można przesuwać pod żądanym kątem, aby uzyskać najlepszy obraz przekroju. Po uzyskaniu żądanej liczby przekrojów skan odtwarzamy na obrazie komputerowym i może być łatwo odtwarzany i przechowywany.

Tworzymy obraz przy użyciu pikseli zgodnie z ich promieniowrażliwością i wyświetlamy go za pomocą jednostek skali Hounsfielda, które porównujemy ze znaną gęstością tkanki. Woda ma wartość 0, powietrze ma wartość ujemną 1000, a kości mają wartość dodatnią od 400 do 2000. Jod dożylny możemy wstrzykiwać do krwiobiegu w celu określenia naczyń krwionośnych, guzów i identyfikacji procesów zakaźnych.

Dożylny kontrast na bazie jodu lub doustny kontrast na bazie baru służy do wizualizacji układu pokarmowego. Obrazy mogą być łączone komputerowo w celu uzyskania trójwymiarowego obrazu obszaru zainteresowania. Skany CT są uzyskiwane w kierunku czaszki, czyli od stóp do głowy. Należy zauważyć, że obecne urządzenia do tomografii komputerowej wyświetlają obraz po przeciwnej stronie pacjenta, ponieważ obraz jest tworzony w kierunku od stóp pacjenta. Dlatego prawa strona obrazu jest lewą stroną pacjenta.

Wskazania do przeprowadzenia tomografii komputerowej

Tomografia komputerowa jest stosowana w wielu wskazaniach klinicznych w zależności od narządów do oceny. Tomografię komputerową możemy stosować zarówno w warunkach szpitalnych, jak i ambulatoryjnych. W nagłych przypadkach może wykluczyć poważną chorobę. Wskazania do wykonania tomografii komputerowej mają pomóc lekarzowi w postawieniu diagnozy, zawężeniu diagnostyki różnicowej i potwierdzeniu podejrzeń lekarza. Możemy również wykorzystywać do badań przesiewowych w kierunku raka, określania stopnia zaawansowania i działań następczych. Jego zastosowanie pomaga w odpowiednim wykonaniu biopsji i pomaga podczas zabiegu chirurgicznego.

Mózg: guzy, urazowe lub samoistne krwiaki, udar, obrzęk, złamanie czaszki, zwapnienia, malformacje tętniczo-żylne, wodogłowie, zapalenie zatok i ropniak.
Szyja: guzy, łagodne masy, guzki tarczycy, limfadenopatia
Klatka piersiowa: guz, zapalenie płuc, przerzuty, łagodne masy, obrzęk płuc, obrzęk opłucnej, gruźlica, zatorowość płucna. A także urazowe uszkodzenie płuc, pęknięcie przełyku, połknięcie ciała obcego, zwłóknienie
Brzuch: guzy pierwotne, przerzuty, ropień, wodobrzusze, zapalenie pęcherzyka żółciowego, zapalenie wyrostka robaczkowego, kamica nerkowa. Także zapalenie trzustki, niedrożność, powiększenie węzłów chłonnych, ciało obce
Kręgosłup: złamania, zmiany zwyrodnieniowe, stabilność, zapalenie kości i szpiku, patologia dysku
Kości: złożone złamania kości, erozja stawów, kolano, guzy, zapalenie kości i szpiku
Ginekologia: torbiele, włókniaki, guzy
Badania przesiewowe: rak jelita grubego i płuc
Kolonografia/kolonoskopia TK stosujemy do diagnozowania chorób jelita grubego i wczesnego stadium raka z dobrą czułością i swoistością.
Niskoemisyjna tomografia komputerowa stosuje się do diagnozowania raka płuc u palaczy i byłych palaczy z dużą historią palenia w wieku od 55 do 80 lat przy użyciu niskiej dawki promieniowania.
Biopsja: CT kierowana do różnych narządów w celu odpowiedniego pobrania tkanki.
Angiografia TK: mózg, serce, płuca, nerki, kończyny
Śródoperacyjnie: Tomografia komputerowa wykorzystuje się do procedur neuronawigacji podczas biopsji mózgu lub resekcji guza.

Czynniki zakłócające tomografię komputerową

Skany TK uznajemy za niejednoznaczne, jeśli artefakty zaciemniają obrazy. Czynniki zakłócające pochodzące od metalowych obiektów. Takich jak implanty dentystyczne, odłamki, fragmenty pocisków, klipsy chirurgiczne, rozrusznik serca i kolczyki do ciała, spowodują „rozbłysk” znany jako artefakty smugowe. Te artefakty na obrazach przesłaniają leżące poniżej struktury, powodując trudności w prawidłowej wizualizacji i ocenie aktywnej patologii.

Aby przeciwdziałać rozjaśnionym obrazom, algorytmy redukcji artefaktów metalowych i znormalizowana redukcja artefaktów metalowych poprawiają obrazy i zmniejszają ryzyko błędu. W niektórych przypadkach, gdy dostępne są poprzednie obrazy, można zastosować sinogram dyfuzyjny Gaussa w celu zmniejszenia artefaktów smug z implantów dentystycznych. Jest to jednak ograniczone badanie, ponieważ poprzednie obrazy mogą nie być dostępne.

W przypadku stosowania kontrastu dożylnego w celu uzyskania szczegółowych skanów TK, barwnik znakowany jodem radioaktywnym może zakłócać badania laboratoryjne określonych markerów biologicznych i związków chemicznych, takich jak troponina, enzym konwertujący angiotensynę lub elektrolity, takie jak cynk lub jod. Istotną wadą tomografii komputerowej jest to, że nie pokazuje ona odpowiednio ścięgien, więzadeł, rdzenia kręgowego lub krążków międzykręgowych. W takich przypadkach badaniem z wyboru jest rezonans magnetyczny (MRI).

Możliwe powikłania tomografii komputerowej

Tomografia komputerowa obejmuje promieniowanie jonizujące, które może potencjalnie powodować uszkodzenie tkanek biologicznych. Tomografia komputerowa może mieć od 50 do 1000 razy wyższą dawkę promieniowania niż konwencjonalne promieniowanie rentgenowskie. Stanowią one największą część promieniowania po źródłach naturalnych/środowiskowych dla populacji. Tomografia komputerowa stanowi około 50% całego promieniowania medycznego.

Oszacowano, że na każde 1,0 mSv ekspozycji istnieje 5% ryzyko zachorowania na śmiertelnego raka. Zatem dawka promieniowania wynosząca 100 mSv będzie wiązać się z 0,5% ryzykiem zachorowania na raka. W przybliżeniu, jeden śmiertelny nowotwór rozwija się na każde 1000 tomografii komputerowych wykonanych u pacjentów pediatrycznych.

Ekspozycja na promieniowanie jest szczególnie istotna u pacjentów pediatrycznych ze względu na wrażliwość rozwijających się narządów, gdy badanie jest wykonywane w wieku poniżej 10 lat. Ekspozycja powinna być ograniczona zgodnie z zasadą ALARA (as low as reasonably achievable). Należy unikać wielokrotnych badań. Wykonujemy je, jeśli korzyści znacznie przewyższają ryzyko. Dawka promieniowania tomografii komputerowej wynosi od 1,0 mSv do 27,0 mSv. 1 mSv=1 mGy. Ekspozycja naturalna/środowiskowa wynosi około 3,0 mSv rocznie. TK jamy brzusznej osoby dorosłej naraża pacjenta na 10 mSv; jednak podczas TK jamy brzusznej noworodka ekspozycja wynosi 20 mSv.

Środki kontrastowe mogą powodować reakcje alergiczne, zwykle łagodne, obejmujące swędzącą wysypkę. Mogą jednak wystąpić ciężkie reakcje, takie jak skurcz oskrzeli i reakcja anafilaktyczna. Prawdopodobieństwo wystąpienia reakcji śmiertelnej wynosi około 1 na 100 000. Niewydolność nerek spowodowana jodowym materiałem kontrastowym może wystąpić u 2 do 7%, z większym ryzykiem u osób z wcześniej istniejącą chorobą nerek. Nefropatia wywołana kontrastem, jeśli jest ciężka, może wymagać dializy w celu usunięcia barwnika. W mniej poważnych stanach odpowiednie nawodnienie przed wstrzyknięciem kontrastu wyeliminuje kontrast z organizmu.

Bezpieczeństwo i edukacja pacjentów na temat badań tomografii komputerowej

W przypadku kiedy wykonuje się pojedyncze badanie szacowana dawka promieniowania jest podobna do naturalnej ekspozycji danej osoby na promieniowanie przez okres od kilku miesięcy do kilku lat. Jeśli pacjentka jest w ciąży, dawka promieniowania jest niewielka i zwykle nie wpływa na płód. Badanie wykonujemy tylko wtedy, gdy zapewnia znaczące korzyści. W przypadku spiralnej lub spiralnej tomografii komputerowej dawka promieniowania jest mniejsza niż w przypadku sekwencyjnej tomografii komputerowej.

Niskoemisyjna tomografia komputerowa pozwala na minimalną ekspozycję na promieniowanie z korzyścią wczesnego wykrywania raka u palaczy. Tomografia komputerowa jest idealna w przypadku urazów, ponieważ pozwala szybko i niezawodnie wykryć uszkodzenia narządów. Zastosowanie kontrastu dożylnego uwydatnia struktury naczyniowe i może zidentyfikować przyczynę krwotoków podpajęczynówkowych i samoistnych krwiaków. W przypadku ran postrzałowych, tomografia komputerowa dostarcza szczegółowych informacji na temat obrażeń, czego nie można zrobić za pomocą rezonansu magnetycznego (MRI) ze względu na metaliczny charakter wystrzału.

Tomografia komputerowa ma kilka zalet w porównaniu z rezonansem magnetycznym. Tomografia komputerowa bezpiecznie stosujemy u pacjentów z rozrusznikami serca i programowalnymi pompami lub przetokami, ponieważ nie wpływa na ustawienia urządzenia. Pacjenci cierpiący na klaustrofobię zwykle nie mogą ukończyć badania MRI; jednak czują się komfortowo w tomografii komputerowej, ponieważ procedura jest szybsza i bezgłośna.

Znaczenie kliniczne tomografii komputerowej

Tomografia komputerowa dostarcza informacji w czasie zbliżonym do rzeczywistego, co pozwala na właściwe leczenie wielu chorób. Przed wynalezieniem tomografii komputerowej zabierano pacjentów z bólem brzucha, gorączką i podwyższoną liczbą białych krwinek na salę operacyjną, aby wykonać laparotomię zwiadowczą i znaleźć przyczynę. Postęp technologiczny w zakresie tomografii komputerowej znacznie zwiększył opiekę nad pacjentami, czyniąc ją bardziej wydajną i opłacalną.

Tomografia komputerowa była podstawowym narzędziem do wykrywania i monitorowania nowotworów do czasu pojawienia się rezonansu magnetycznego i PET. Połączony skan PET CT może wykryć i ocenić pacjentów z rakiem.

Wykorzystanie tomografii komputerowej w diagnozowaniu patologii mózgu

Mózg: w przypadku pacjentów z wodogłowiem, tomografia komputerowa jest głównym badaniem służącym do oceny wielkości komory i porównania wielkości w przypadku nieprawidłowego działania zastawki. W przypadku pacjentów pediatrycznych z bólami głowy, utratą przytomności lub drgawkami, tomografia komputerowa jest zwykle normalna. W przypadku pacjenta urazowego, tomografia komputerowa może wykazać złamania czaszki, krwiaki pourazowe oraz obrzęk. Możemy wykorzystywać tomografię komputerową do wykrywania spontanicznego krwotoku podpajęczynówkowego, krwiaków i udaru. Sugerujemy zmiany naczyniowe mózgu, takie jak malformacje tętniczo-żylne i tętniaki, ze względu na obecność zwapnień. Wykorzystujemy perfuzję TK do określenia przepływu krwi mózgowej do określonych obszarów mózgu za pomocą kolorowych map.

Znaczenie diagnostyczne tomografii komputerowej w innych układach narządów

Śródoperacyjna tomografia komputerowa wykorzystujemy w neurochirurgii, raku piersi i raku płuc, aby zapewnić obrazy w czasie rzeczywistym podczas zabiegu lub bezpośrednio po nim. Podczas operacji kręgosłupa jego użycie pozwala na prawidłowe umieszczenie śrub. W przypadku patologii wewnątrzczaszkowych, śródoperacyjna tomografia komputerowa pomaga w prawidłowym umieszczeniu cewnika komorowego lub drenażu torbieli. Rezonans magnetyczny ma wyraźną przewagę nad tomografią komputerową. W przypadku śródoperacyjnego guza resztkowego, który nadal można wyciąć. Jednak tomografia komputerowa pomaga w skorygowaniu ilości resekcji, którą czasami chirurdzy nie doceniają .

Mielografia TK stosowana u pacjentów, u których nie można wykonać rezonansu magnetycznego w celu oceny rdzenia kręgowego pod kątem ucisku worka oponowego i wycieków.

Brzuch: stosowany w przypadku guzów, wodobrzusza, wysięku, zapalenia pęcherzyka żółciowego i niedrożności. W przypadku bólu brzucha tomografia komputerowa może wykryć przyczynę bólu u większości pacjentów. Jednak jej zastosowanie jest bardziej ograniczone w przypadku bólu onkologicznego.

Szyja: stosowana w przypadku guzów, łagodnych mas, guzków tarczycy i limfadenopatii. W przypadku patologii głowy i szyi tomografia komputerowa jest badaniem obrazowym pierwszego rzutu. Jeśli dorosły pacjent zgłasza się z masą na szyi, badanie lokalizuje i charakteryzuje ją oraz pokazuje, czy występuje adenopatia.

Kręgosłup: ocena złamań, zmian zwyrodnieniowych, stabilności i zapalenia kości i szpiku. Na oddziale ratunkowym cały kręgosłup szyjny można ocenić za pomocą tomografii komputerowej odcinka szyjnego kręgosłupa. W przypadku poważnych urazów można odpowiednio uwidocznić cały kręgosłup.

Płuca: w celu wykrycia zatorowości płucnej, odmy opłucnowej, odmy opłucnowej, nadmiaru płynu, rozedmy płuc, zwłóknienia i zapalenia płuc.

Kości: w celu identyfikacji złożonych złamań kości, erozji stawów, kolan, guzów i zapalenia kości i szpiku. Tomografia komputerowa ma wyższą czułość niż obrazowanie rentgenowskie w identyfikacji złamań łokcia, zwłaszcza tych obejmujących płytkę wzrostową. Stosujemy śródoperacyjną tomografię komputerową w przypadku skomplikowanych operacji.

Ginekologia: do identyfikacji torbieli, włókniaków i guzów. Ultradźwięki są podstawowym narzędziem diagnostycznym w patologii ginekologicznej.

Zaawansowane techniki i przyszłość tomografii komputerowej

Tomografia komputerowa z podwójną energią (DECT)

Zastosowanie dwóch różnych poziomów energii promieniowania rentgenowskiego w celu lepszego różnicowania tkanek, oceny składu kamieni nerkowych oraz redukcji artefaktów metalicznych.

Perfuzja TK w diagnostyce udaru mózgu

Ocena przepływu krwi w mózgu, która pozwala na wczesne wykrycie obszarów niedokrwienia i ocenę tkanki mózgowej zagrożonej martwicą (penumbra), co ma kluczowe znaczenie w terapii udarów.

Wirtualna kolonoskopia i bronchoskopia

Wykorzystanie danych z tomografii komputerowej do tworzenia trójwymiarowych, wirtualnych obrazów wnętrza jelita grubego lub oskrzeli, stanowiących mniej inwazyjną alternatywę dla tradycyjnej endoskopii.

Rozwój w kierunku tomografii fotonowej (Photon-Counting CT)

Najnowsza generacja tomografów, która dzięki detektorom zliczającym fotony oferuje obrazy o wyższej rozdzielczości, niższym poziomie szumów i możliwością jednoczesnej analizy spektralnej przy niższej dawce promieniowania dla pacjenta.

Zapraszam do obejrzenia materiałów uzupełniających na temat tomografii komputerowej na yt: https://www.youtube.com/watch?v=0OdNI3lSgLc