4 курс / Лучевая диагностика / Донделинджер_Р_,_Маринчек_Б_ред_Неотложная_радиология_Часть_1_

речных срезов к истинным трехмерным методам обработки данных: бы ли созданы новые возможности для объемного сбора данных, но вместе с тем необходимо было изменить методику просмотра данных исследования и их обработки. С одной стороны, уменьшение толщ ины среза (менее 3 м м ) означало переход к изотропным вокселам, а с другой — появились новые воз-

можности для применения разнообразных двух

и трехмерных алгоритмов обработки данных: врач теперь может интерактивно выделить орган или системы органов, и, таким образом, более точно выявить болезнь, и оценить ее протяженность и объем . Однако количество изображений, получаемых за одно томографическое исследование, также значительно возросло, что делает обычный способ интерпретации данных — перелистывание среза за срезом — более сложным и требующим больших затрат времени. Поэтому точные и надежные методы обработки данных крайне необходимы для того, чтобы ускорить процесс просмотра результатов исследования как рентгенологом, так и направляющим врачом. Вопросы организации процесса лучевого обследования являются критическим фактором в использовании трехмерных методов обработки данных, особенно в условиях неотложной медицины. Высокая скорость выполнения самой КТ нивелируется, если существует большая задержка в получении трехмерных изображений. Хотя во многих случаях нет необходимости в быстром создании трехмерных реконструкций для непосредственной постановки диагноза, однако бывают случаи, когда фактор времени (например, при подозрении на мезентеральную ишемию или расслоение аорты) играет ключевую роль. В отношении пациентов с травмой было доказано, что трехмерные реконструкции оказались очень полезными для выявления и характеристики переломов костей конечностей, таза, челюстно лицевой области и позвоночника,

Рис. 1. Больной, 52 года, доставлен в отделение скорой помощи после Д ТП . Выполнены 4 программы постпроцес синга для переломов таза. Вверху слева — мультипланарная реконструкция, вверху справа — объемный рендеринг, внизу слева — проекция максимальной интенсивности ( M I P ) , внизу справа — поверхностный рендеринг.

а также для выявления острых повреждений сосудов

с помощ ью КТ ангиографии . Даже в тех случаях, когда

трехмерные реконструкции данных не являются глав-

ным диагностическим инструментом, они подтвержда-

ют предположение врача в правильности диагноза и.

кроме того, облегчают коммуникацию между хирурга-

ми и направляющими врачами.

Этот раздел посвящен рассмотрению технических

основ, методов постобработки данных с помощ ью со-

временных двух и трехмерных программных прило-

жений, которые наиболее полезны в условиях неот-

ложной медицины .

1.2.2. Визуализация

1.2.2.1. Методы трехмерной обработки данных КТ

Срезы, полученные при КТ, не являются истинно двухмерными, поскольку имеют определенную толщину и, следовательно, некоторый объем . П оэтому пикселы, видимые на КТ, часто называют вокселами, подчеркивая их трехмерную природу. Основная задача состоит в том, каким образом представить трехмерные данные на двухмерных изображениях, не потеряв при этом слиш ком много значимой информации. В неотложной радиологии существуют несколько хорошо разработанных технологий реконструкции и просмотра объемныхданных. На рис. 1 представлен пример 4 видов обработки изображений перелома таза, которые будут представлены ниже.

Поверхностный рендеринг

Один из первых методов трехмерной обработки, имеющий также название «визуализация затененных

поверхностей» ( S S D ) . Сейчас он присутствует в самых доступных программных продуктах по обработке медицинских изображений. Поверхностный рендеринг представляет собой процесс графического изображения поверхностей, вычисленных после того, как для каждого определенного объема определены видимые поверхности. Для выделения желаемого объекта от фона в изображении или объеме обычно используют метод порогового отсечения. Каждый воксел из набора данных определяется как принадлежащий или непри надлежащий объекту интереса, как правило, при сравнении его интенсивности с пороговым значением. Таким образом, определяется «поверхность» объекта. Оставшиеся данные отбрасывают [12]. Контуры поверхностей генерируются при аппроксимации и соединении смежных границ и моделируются обычно в виде набора перекрывающихся полигонов. Для каждого полигона генерируется собственный источник света, и объект выводится на экран вместе с построенными от источников света тенями.

При поверхностном рендеринге достигается самая точная среди всех ЗЭ изображений объемная глубина. Кроме того, метод имеет такие преимущества, как высокая скорость и гибкость обработки с возможностью выполнения обработки в реальном масштабе времени, что повышает качество взаимодействия пользователя и программы. Однако при этом виде обработки используется менее 10% исходных данных, а следовательно, при применении только таких изображений возможна ошибочная интерпретация, что в первую очередь касается структур, не имеющих собственных, четко отграниченных контуров. Эти ограничения снижают ценность поверхностного рендеринга, поэтому в последние годы его используют нечасто, а методом выбора стал объемный рендеринг [13].

О бъем н ы ii рен дери н г

Объемный рендеринг ( V R ) в настоящее время широко внедряется в коммерческие программные продукты обработки изображений, охватывая весь объем данных, а не только поверхности, и обеспечивая точное объемное изображение с оттенками яркости, прозрачности и цвета, что особенно важно при визуализации полной анатомической и патологической картины. Поскольку при построении конечного изображения за действуется большой объем данных, то для достижения приемлемой скорости обработки требуются достаточно мощные компьютеры.

VR использует все доступные данные, учитывает вклад каждого воксела в формирование плоскостей обзора, которые видны оператору, и представляет конечное суммарное изображение для каждого пиксела на экране. На результирующее изображение влияют как прозрачность, так и цифровые значения вокселов, находящихся в глубине объекта. Таким образом, VR не влияет на четкое отличие между «объектом» и «ф о н о м » и учитывает влияние эффекта частичного объема. Бо-

лее того, объемный рендеринг позволяет получить комбинированное изображение различных свойств, например прозрачности («м атовости»), полупрозрачных поверхностей, отсечений и проекций максималь- н ой интенсивности ( M I P ) . П ороговы е значения и другие параметры могут быть интерактивно изменены, что делает данную методику идеальной для анализа взаимосвязанных данных. VR в настоящее время является наиболее важным алгоритмом ЗЭ обработки с постоянно расширяющейся областью клинических показаний. Основным его недостатком является большой объем вычислений, который трудно выполнить на простых рабочих станциях.

Мулътипланарные (многоплоскостные) реконструкции

Новые поколения мультиспиральных компьютерных томографов способны получать данные с высоким пространственным разрешением и почти изотропными вокселами, что дает возможность строить мультипланарные реконструкции ( M P R ) в л ю б о й произвольной плоскости, которую интерактивно определяет оператор. M P R полезны в случаях, когда невозможна точная оценка патологических изменений только ли ш ь по аксиальным срезам, к примеру, если патологический субстрат расположен параллельно горизонтальной оси, или при необходимости визуализации всего объекта, видимого на нескольких срезах.

M P R наиболее ценны при КТ скелета и К Т ангио графии. Их рекомендуется строить во всех случаях, когда радиологу требуется дополнительная информация. В неотложном отделении M P R с толщ иной слоя около 500 мм обеспечивают качество и диагностическую ценность изображений, сравнимые с обычной рентгенографией грудной клетки или таза, выполненных на передвижном рентгеновском аппарате у постели больного . Эти реконструкции могут служить в качестве базовых изображений у пациентов с травмой, которым не проводится традиционная первичная рентгенография для уменьшения времени обследования.

Проекции максимальной интенсивности

П роекции максимальной интенсивности ( M I P ) широко используются в коммерческих программных продуктах по трехмерной обработке изображений, и в первую очередь при формировании ангиографиче ских и урографических изображений по данным КТ [14]. П роекция M I P производит оценку каждого воксела из базы данных по линии обзора от глаз оператора, определяет максимальное значение интенсивности вокселов и присваивает это значение соответствующему пикселу на экране. Это означает, что конечное изображение является двухмерной проекцией . Впечатление трехмерности здесь ош ибочно, поскольку ЗО изображение при M I P не формируется. Чтобы подчеркнуть пространственные отнош ения, серии

М IP могут быть получены при постоянном изменении угла обзора с малым шагом и последующем просмотре

вкинопетле, но этот метод бывает необходим только

врутинной клинической практике.

M I P содержат ограничения и недостатки, которые необходимо учитывать для правильной интерпретации. Интенсивность выводимого на экран пиксела представляет собой всего лиш ь яркость точки с максимальной яркостью, которая встретилась по ходу заданного луча. Объекты с высокой интенсивностью сигнала, например кальцификаты в стенке сосуда, будут препятствовать получению сигнала от внутрисосудистого контрастного препарата. Методика выбора пиксела с максимальной яркостью увеличивает вклад плотности фоновых структур в конечное изображение, в частности, таких органов, как контрастированные почка и печень, что снижает видимость сосудов внутри этих органов. На проекциях M I P обычно не выводятся тени и другие признаки, указывающие на глубину, что затрудняет оценку трехмерных соотношений. Кроме того, объемное усреднение (эффект конечного объемного разрешения) в сочетании с особенностями алгоритма M I P приводит к специфическим для этого вида реконструкции артефактам: нормальные сосуды, проходящие под углом к объему, имеют вид «нитки бус».

/. 2.2.2. О бласти клинического применения

Обработка данных КТ исследований, выполненных в отделениях интенсивной терапии, должна выполняться на специальных рабочих станциях, имеющих возможность интерактивного просмотра, «скроллинга» данных или просмотра их в кинорежиме. Ниже представлен алгоритм, который необходимо выполнять

убольшинства больных.

1.Ориентировочный просмотр аксиальных срезов путем «пролистывания» их на экране рабочей станции.

2.Интерактивный просмотр данных во фронтальной плоскости как дополнение к предыдущему этапу.

3.В случае сомнительных находок выполнение дополнительных плоскостей реконструкции — сагиттальных, наклонных, или помощ ь в постановке диагноза.

4. При подозрении на патологию сосудов или мочеточников обычно выполняют реконструкции M I P в соответствующих плоскостях. Толщ ину слоя адаптируют соответственно размерам области интереса.

5.При подозрении на сосудистую, опорно двигательную или сердечную патологию, для понимания сложных патологических изменений и получения результатов для представления коллегам клиницистам могут быть полезными реконструкции объемного рендеринга ( V R ) .

6.В конце исследования все заключения должны быть сверены с данными просмотра поперечных срезов для исключения ложноположительных результатов, поскольку все методики объемной обработки изображений несут в себе риск потери важной информации.

фии, позволяют получить изображения, равные или даже превышающие по качеству изображения, полученные при катетерной ангиографии [3] . В то же самое

время использование этих данных ускоряет работу от-

делений интенсивной терапии. При КТ ангиографии M P R используются для определения протяженности патологических изменений и измерения истинного

поперечного диаметра сосудов. M P R в комбинации

с анализом поперечных срезов являются приоритетным методом исследования при диагностике болезней сонных артерий, поскольку в этом случае наличие

кальцинированной атеросклеротической бляшки не затрудняет визуализацию просвета сосуда |6 | .

Кроме того, трехмерные реконструкции также спо-

собствуют выявлению активного кровотечения [16, 17]. Проекции M I P четко показывают места экстравазации контрастного вещества и, таким образом, позволяют подтвердить наличие активного кровотечения (рис. 2) . Однако сам патологический процесс и близлежащие органы часто не визуализируются из за низкой контрастности. VR позволяет одновременно уточнить источник кровотечения и визуализировать анатомические структуры на одном и том же изображении.

Следует отметить, что VR данных М С К . Т значительно улучшает планирование операций и вмеша-

тельств при болезнях сосудов легких, аневризмах

и расслоениях аорты, а также при аневризмах церебральных артерий, аномалиях развития сосудов, стенозах почечных артерий и патологии периферических артерий. V R превосходит методику S S D , так как в этом случае не требуется определения порогов сегментации и, соответственно, отсутствует риск неполной визуализации сосудов и ош ибочной диагностики.

Р асслоение аорты

При расслоении аорты необходимо иметь следующие данные КТ:

а) подтверждение диагноза; б) уточнение локализации расслоения;

в) уточнение протяженности расслоения; г) классификация диссекции; д) вовлечение ветвей аорты.

При этом следует помнить о возможности различных артефактов, имитирующих расслоение, к которым относятся линейные артефакты от контрастного препарата в соседних венах, или артефактов от колебаний стенок аорты, а также визуализируемых фрагментов ветвей дуги аорты, вен средостения, карманов перикарда, тимуса, ателектазов, плевральных утолщений, выпота вблизи аорты. Трехмерная обработка данных облегчает постановку правильного диагноза и измерение протяженности расслоения аорты (рис. 3). M P R обеспечивают лучш ую демонстрацию сложного хода диссекции, локализации надрыва интимы и анатомическую связь между отслоившейся интимой и приле

Р и с. 4 . Ж е н щ и н а , 77 лет. Ж а л о б ы на о д ы ш к у после 2 нед ле- ч е н и я л е г о ч н о й и н ф е к ц и и . Р е к о н с т р у к ц и я к о р о н а р н ы х п р о е к ц и й м а к с и м а л ь н о й и н т е н с и в н о с т и ( M I P ) вы являет больш ой тром б в правой легочной артерии .

жащими сосудами. Криволинейные M P R особенно полезны при оценке стенозов в ветвях аорты и визуализации связей между пристеночными атеромами, тромбами, отслоившейся интимой и распространением расслоения в сосуды [20].

Аневризма аорты

По сравнению с поперечными срезами M P R обеспечивают дополнительные преимущества при исследованиях аневризм аорты. В связи с криволинейным ходом и изогнутостью грудной аорты размер аневризмы наиболее точно может быть измерен в тех случаях, когда реконструкции выполняются перпендикулярно ходу аорты. Правильное определение размеров особенно важно при планировании постановки стент графтов и оценке их состояния [22].

Разрыв аорты

Разрыв аневризмы аорты (см . рис. 2) — одно из самых грозных сосудистых ослож н ен ий, требующее неотложного оперативного вмешательства. Большинство пациентов, которые были госпитализированы, находятся в относительно стабильном состоянии, им можно бы ло выполнить КГ и эндоваскулярное вмешательство на аневризме [23]. Диагноз разрыва может быть поставлен на основании поперечных срезов, но в большинстве случаев для подбора размера и типа аортального стент графта требуется построение и анализ трехмерных реконструкций.

КТ является эффективным методом скрининга повреждений аорты, позволяя снизить необходимость выполнения катетерной аортографии. С пом ощ ью М PR и других типов трехмерных реконструкций легко определяется вовлечение главных ветвей аорты и их связь с первичным повреждением. Сагиттальные реконструкции, получаемые из широкого спектра данных, позволяют создавать аортограммы, полностью пригодные как для планирования хирургического вмешательства [24], так и для выявления разрывов с протяженностью более 15 мм [25].

Тромбоэмболия легочной артерии

Как правило, для установления диагноза «тромбоэмболия легочной артерии» ( Т Э Л А ) достаточно анализа серий исходных поперечных срезов, хотя протяженные или изолированные проявления Т Э Л А , а также нормальное легочное сосудистое русло в наиболее полной степени могут быть визуализированы с помощью трехмерных реконструкций (рис . 4 ) .

В некоторых случаях ЗЭ картина может также иметь дополнительную диагностическую ценность. К примеру, были показаны диагностическое преимущества радиальной мультипланарной реконструкции ( M P R )

воценке субсегментарных ветвей легочной артерии

[26]. Кроме того, ЗО визуализация помогает избежать ряда диагностических ошибок, позволяя, к примеру, правильно интерпретировать прилегающую к цент-

ральным легочным артериям лимфатическую ткань в корнях легких [27]. Есть указания, что M I P (проекции максимальной интенсивности) могут использоваться для точной диагностики очаговых заболеваний легких, так как они позволяют «сжимать» большие серии данных М С К Т [28]. Разработка в ближайшем будущем специальных алгоритмов для автоматизированного компьютерного распознавания томограмм может оказаться полезной для выявления Т Э Л А в больших объемах данных, полученных при М С К Т [291.

Ишемичеекая болезнь сердца

Причиной острого коронарного синдрома может являться инфаркт миокарда или нестабильная стенокардия, что диагностируется на основании анализа Э К Г и лабораторных тестов. Больные с инфарктом миокарда обычно выполняют стандартную коронаро ангиографию ( К А Г ) , и в отделении интенсивной терапии не требуется выполнения других лучевых методов исследования. Пациенты с нестабильной стенокардией госпитализируются для проведения консервативной терапии. В случаях очевидных признаков ишемии миокарда им выполняется КАГ . При этом приблизительно в 2% случаев эту категорию больных ош ибочно выписывают из клиники [30]. Хотя стандартная К А Г имеет низкий риск осложнений (1 — 2%) и смерти (0,1% ) [31], это относительно дорогостоящая методика, неудобная для пациентов. При этом в большинстве случаев К А Г остается только диагностической процедурой, после которой интервенционные вмеша

тельства не выполняют [32]. Показана возможность выявления стенозов коронарных артерий с высокой точностью и отрицательной предсказательной точностью (до 99%) с помощ ью 64 срезовой КТ [33]. В ближайшем будущем для снижения риска осложнений и уменьшения финансовых затрат у пациентов с низкой вероятностью коронарной болезни сердца, поступающих в отделения интенсивной терапии, 64 спи ральная КТ могла бы стать методом выбора выявления И Б С [34].

Дл я оценки коронарных артерий используются поперечные срезы и мультиплоскостные ( M P R ) реконструкции. К наиболее полезным плоскостям M P R относятся направления реконструкций, параллельные атриовентрикулярным бороздам, что позволяет визуализировать продольный ход правой коронарной артерии и огибающей артерии, а также параллельные межжелудочковой борозде, что позволяет увидеть переднюю межжелудочковую ветвь. Д о п о лн и тельн ы е ортогональные сечения коронарных сосудов позволяют лучше оценить их просвет.

Для получения представления об анатомии коронарного русла и наглядной демонстрации выявленных изменений применяются криволинейные M P R и объемный рендеринг ( V R ) (рис. 5) . Однако последние не обязательно использовать для оценки выраженности стенозов.

О страя патология брюшной полости

Ж елчнокаменная болезнь

Перемещение камней из желчного пузыря в желчные протоки может приводить к желчной колике. Наиболее достоверной находкой при КТ является выявление камня внутри желчного протока. Построение M P R облегчает выявление мелких камней в билиар ной системе, которые часто приводят к обтурации общего желчного протока на дистальном уровне [35, 36].

Аппендицит

Хотя дооперационный диагноз «острый аппендицит» устанавливается на основании клинических данных, его симптоматика может быть атипичной и имитировать другие заболевания желудочно кишечного тракта или мочеполовых путей. П р и вы полнении М С К Т в отделении интенсивной терапии многоплоскостные реконструкции ( M P R ) улучшают визуализацию отростка и помогают удостовериться в наличии или отсутствии острого аппендицита [37]. Реконструкция изображений во фронтальной плоскости особенно актуальна при визуализации необычной локализации аппендикса, а также помогает спланировать ход хирургического вмешательства (рис. 6) .

Дивертикулит

В диагностике дивертикулита КТ является методом выбора для выявления его ослож нений, включая прикрытую перфорацию стенки, внутрибрюшинную

Рис. 5. Мужчина, 60 лет. Впервые возникшие боли за грудиной после физической нагрузки. Объемная реконструкция (V R ) выявляет значимый стеноз проксимального сегмента передней межжелудочковой ветви левой коронарной артерии.

перф орацию , образование фистул и киш ечную непроходимость [38]. Реконструкция изображений во фронтальной плоскости поможет лучш е изучать область интереса и дифференцировать нормальную киш ечную стенку от патологически изм ен ен н ой . И с п о л ь з о в а н и е изотропны х объем н ы х элем ен тов (во к село в) позволяет реконструировать изображения, о п т и м а л ь н о отражающие н еясн ы е участки кишки . К риволинейны е M P R позволяют видеть весь ход фистул. Д о п о л н и т е л ь н ы м преимуществом К Т является возможность определить показания к лече- н и ю при о с л о ж н е н н ы х формах дивертикулярной болезни [39] и уточнить диагноз у пациентов без ди вертикулеза.

Воспалительные заболевания кишки

Диагностическая ценность КТ основывается на хорошей визуализации стенок и просвета кишки, определении протяженности и выраженности воспаления кишечной стенки и диагностики внекишечных осложнений . П оскольку существует значительный перекрест в томографических признаках язвенного колита и болезни Крона, использование M P R позволяет с гораздо больш ей уверенностью интерпретировать изображения, даже если не выявляются какие либо новые изменения [40].

Кишечная непроходимость

Компьютерная томография все чаще используется для определения размеров, тяжести и первопричины кишечной непроходимости, а также для выявления осложнений [41]. При просмотре ли ш ь поперечных срезов может быть крайне затруднено определение перехода от дилатированной к недилатированной кишке [42, 43]. Постобработка полученных данных может облегчить определение места обструкции, выявить спайки и проанализировать взаимоотношение между нормальной и патологически измененной кишечной стенкой (рис. 7) |44[.

Ишемичеекая болезнь кишки

Как б ы л о показано, КТ может успешно использоваться в диагностике ишемии кишечника [45]. Оценивая состояние мезентериального сосудистого русла, с п ом ощ ью КТ в ряде случаев становится возможным выявить основную причину заболевания, например атеросклеротическую бляшку, тромбоз или окклюзию . Анализа аксиальных изображений и серий M P R обы чно достаточно для выявления изменений кишечной стенки и крупных мезентериальных сосудов, в то время как VR может иметь преимущест-

во в визуализации хода мезентериальных сосудов на одном изображении — от их начала до дистальных ветвей [46].

М очекаменная болезнь

Как бы ло показано, спиральная КТ является более чувствительным методом по сравнению с экскреторной урографией для определения тактики лечения у пациентов с болями в животе, вызванными обструкцией мочевыводящих путей камнями [47]. Использование наклонных коронарных реконструкций более эффективно для уточнения локализации камня и его размеров, нежели использование только лиш ь аксиальных срезов [48]. Применение криволинейных реконструкций обеспечивает получение изображений, сфокусированных на камне в мочеточнике. Объемная реконструкция ( V R ) значительно облегчает анатомическую ориентацию (рис . 8) .

Острый панкреатит

Среди визуализирующих методик К Т является методом выбора для классификации панкреатитов и выявления их осложнений, таких, как псевдоаневризма, портомезентериальный венозный тромбоз,

псевдокиста или абсцесс. Криволинейные реконструкции используются для выявления извилистой поджелудочной железы на всем протяжении визуализации желчных и панкреатических протоков и сосудов, а также уточнения отношения очаговых изменений железы с окружающими анатомическими структурами [49].

О страя травма постно8мышечной системы и мягких тканей

Если в отделении неотложной помощи запланировано проведение КТ брюшной полости или грудной клетки, то выполнение реконструкций таза, грудного и поясничного отделов позвоночника и грудной клетки в корональной и сагиттальной проекциях значительно ускоряет диагностику и снижает дозу облучения пациента. В этом случае стандартные рентгеновские изображения легких, позвоночника и таза можно не выполнять (рис. 9). Кроме того, как было показано, трехмер-

ные КТ реконструкции грудного и поясничного отдела существенно лучше выявляют переломы костей позвоночника в сравнении с рентгенограммами [50].

Острая патология костно мышечной системы

В травматологии M P R всегда анализируются в сочетании с просмотром поперечных срезов, поскольку такие изображения дают дополнительную информацию о характере перелома и его протяженности. Они позволяют точно количественно оценить смещение отломков, однако не дают полного обзора повреждений. Объемный рендеринг ( V R ) отчетливо выявляет сложные повреждения и дает представление о пространственном расположении отломков относительно друг друга. Небольшие переломы, особенно локализованные в аксиальной плоскости, также лучше видны при V R . Доказано, что в областях тела со сложной анатомией, таких, как лицо, таз, пяточная кость, или у пациентов со