Mitä tietokonetomografiatutkimukset ovat ja miten ne toimivat?

Olitpa sitten käymässä päivystyspoliklinikalla maastopyörälläsi sattuneen rajun kaatumisen jälkeen tai käymässä terveysklinikallasi rutiininomaisessa syöpäseulonnassa, on todennäköistä, että lääkäri pyytää sisäisiä kuvia terveydentilasi tarkkaa arviointia varten.

Yksi yleisimmistä tavoista ottaa kehon sisäisiä kuvia on tietokonetomografia (CT).

CT-kuvauksissa, joita kutsutaan myös CAT-kuvauksiksi, käytetään pyörivää röntgenlaitetta, jolla luodaan poikkileikkauskuva eli 3D-kuva mistä tahansa ruumiinosasta, kertoo kansallinen biolääketieteellisen kuvantamisen ja biotekniikan instituutti. Ne tarjoavat lääkäreille kivuttoman, ei-invasiivisen ja nopean tavan tutkia luita, elimiä ja muita sisäisiä kudoksia.

Miten tietokonetomografia toimii

Tietokonetomografiassa potilas makaa pöydällä, joka liikkuu donitsinmuotoisen rengasrungon, niin sanotun gantryn, läpi, NIBIB:n mukaan. Gantryssä on röntgenputki, joka pyörii potilaan ympärillä ja ampuu samalla kapeita röntgensäteitä kehon läpi. Digitaaliset ilmaisimet havaitsevat röntgensäteet suoraan säteilylähdettä vastapäätä.

Kun röntgenlähde on tehnyt täyden kierroksen, kehittynyt tietokone luo 2D-kuvan kyseisestä ruumiinosasta, jonka paksuus on tyypillisesti 1-10 millimetriä (0,04-0,4 tuumaa). Tämän jälkeen tietokone yhdistää useita 2D-viipaleita luodakseen 3D-kuvan kehosta, jolloin lääkärin on helpompi paikantaa, missä potilaan ongelma on. Itse kuvaus kestää yleensä alle 15 minuuttia riippuen kuvattavasta kehon alueesta.

Potilaalle voidaan antaa kontrastiainetta poikkeavuuksien tunnistamisen helpottamiseksi. Kontrastiaineita, kuten jodia tai bariumia, sisältäviä liuoksia viedään elimistöön suun kautta, peräsuolen kautta tai ruiskutetaan suoraan verenkiertoon kohdekudoksesta riippuen. Pohjois-Amerikan radiologiyhdistyksen (Radiological Society of North America) mukaan liuoksen sisältämät aineet muuttavat tilapäisesti röntgensäteilyn vuorovaikutusta kehon tiettyjen kudosten kanssa, jolloin kyseiset kudokset näkyvät kuvassa erilaisina. Kontrasti auttaa lääkäreitä erottamaan normaalit ja epänormaalit kudokset toisistaan.

Miksi tehdä tietokonetomografia

CT-kuva auttaa lääkäreitä diagnosoimaan ja paikantamaan infektioita, lihassairauksia, luunmurtumia, syöpää, kasvaimia ja muita poikkeavuuksia.

Hätätapauksissa tietokonetomografiakuvaus auttaa lääkäreitä henkeä pelastavilla välineillä, sillä sen avulla lääkärit pystyvät nopeasti määrittelemään sisäisten vammojen tai sisäisen verenvuodon laajuuden, Radiological Society of North American mukaan.

CT-kuvaukset ovat myös elintärkeitä syövän diagnosoinnissa, hoidossa ja tutkimuksessa, kertoo National Cancer Institute.

Tutkimukseen liittyvät riskit

Vaikka CT-kuvaukset voivat olla elintärkeitä apuvälineitä terveydentilan arvioinnissa, tutkimukseen liittyy riskejä.

American College of Radiology Imaging Networkin (ACRIN) mukaan säteilyaltistuksen riski voi olla olemassa riippuen siitä, mitä kehon aluetta skannataan. Röntgensäteet ovat ionisoivan säteilyn lähde, joka voi vahingoittaa herkkiä kudoksia, kuten imusolmukkeita ja verta. Vatsan ympärillä tehtäviä tietokonetomografiatutkimuksia ei suositella raskaana oleville naisille, koska sikiö saattaa altistua haitalliselle säteilylle.

Lisäaika tietokonetomografiakuvauksessa voi johtaa laadukkaampiin kuviin, mutta myös suurempaan säteilyannokseen, mikä on usein tarpeetonta, sanoo tohtori Phuong-Anh Duong, tietokonetomografian johtaja ja apulaisprofessori Emory-yliopiston Georgian yliopistossa sijaitsevassa radiologian ja kuvantamistieteiden laitoksessa. (Pelkän rintakehän alueen tietokonetomografiakuvaus altistaa potilaan noin 70 kertaa suuremmalle säteilymäärälle kuin perinteinen rintakehän röntgenkuvaus, kertoo Harvard Health Publishing.)

Duongin mukaan on tärkeää tasapainottaa tietokonetomografiakuvan laatu ja säteilyaltistuksen määrä – käytäntöä lääkärit kutsuvat ALARA-käytännöksi eli niin alhaiseksi kuin kohtuullisesti saavutettavissa on.

Säteilyaltistusta voidaan Duongin mukaan vähentää muutamalla tavalla. Esimerkiksi kuvataan vain tarvittaessa ja vain tarvittava ruumiinosa ja käytetään matalaenergisempää säteilyä ja uudempaa tekniikkaa, kuten herkempiä röntgenilmaisimia.

Potilaat saattavat toisinaan saada allergisia reaktioita kontrastimateriaaleille, mutta merkittävät reaktiot ovat harvinaisia. Jos allergiat tiedetään etukäteen, voidaan antaa lääkkeitä kontrastiaineen vaikutusten vähentämiseksi, kertoo Radiological Society of North America. Ihmisillä, joilla on astmaa, heinänuhaa, allergioita, sydänsairauksia tai munuais- tai kilpirauhasvaivoja, näyttää olevan suurempi riski saada reaktio kontrastiaineelle, vaikka tutkijoilla ei ole vielä epäselvyyttä siitä, miksi.

Tietokonetomografiakuvauslaitteisiin ollaan sisällyttämässä tekoälyä (AI), jonka tarkoituksena on luoda parempia kuvia vähemmällä säteilyn määrästä, Duong kertoi Live Science -sivustolle.

Aiemmin tänä vuonna Keski-Floridan yliopiston tutkijat sisällyttivät tekoälyn tietokonetomografiajärjestelmään, joka pystyi havaitsemaan pieniä määriä keuhkosyöpää.

Tämän vuoden toisessa edistysaskeleessa New Yorkissa sijaitsevan Icahn School of Medicine at Mount Sinain tutkijaryhmä loi tekoälyjärjestelmän, joka tutkii aivojen tietokonetomografiakuvia. Järjestelmä voi havaita ongelmat, kuten aivohalvauksen, jo 1,2 sekunnissa. Ryhmä julkaisi tuloksensa Nature Medicine -lehdessä.

Toinen suuri edistysaskel tietokonetomografiatekniikassa ovat fotonilaskurit. Näissä skannereissa on detektori, joka laskee ja seuraa röntgenlähteestä tulevia yksittäisiä fotoneja ja havaitsee yksittäisten fotonien vuorovaikutukset. Tuloksena on selkeämpi kuva, jossa on parempi resoluutio ja kontrasti, toisin kuin perinteisissä tietokonetomografiakuvissa, joissa käytetään energiaa integroivia ilmaisimia havaitsemaan suuria määriä fotoneja kerrallaan ja vain mittaamaan intensiteettiä. Fotoneja laskevat tietokonetomografiakuvaajat voivat Duongin mukaan johtaa pienempiin röntgensädeannoksiin, parempaan kudosten erottelukykyyn, terävämpään kuvanlaatuun ja vähäisempään kontrastimateriaalin tarpeeseen.

Tomografiakuvauskoneet ovat myös yhä erikoistuneempia. Erityisesti rintakudoksen skannaamiseen suunnitellut tietokonetomografiakoneet tuottavat NIBIB:n mukaan perinteisiin mammografioihin verrattavaa tietoa, mutta ilman tarvetta rintojen puristamiseen ja huomattavasti pienemmällä rintakehän kautta tulevalla säteilyaltistuksella.

Kehittyykö tietokonetomografiakuvaus koskaan niin pitkälle, että se muistuttaa ”Star Trekistä” tuttujen ”trikordereiden” kaltaista kämmenessä pidettävää diagnoosilaitetta? Ei aivan, vaikka kannettavia ja siirrettäviä tietokonetomografiaskannereita on olemassa, Duong sanoi, kuten liikuteltava, pakettiautoon asennettu tietokonetomografiaskanneri, jota Grady Health System käyttää Emory University School of Medicinessä. Pienemmät laitteet eivät kuitenkaan ole yhtä tehokkaita kuin perinteiset CT-skannerit, ja sivullisia on vaikea suojella säteilyaltistukselta.

Lisälukemista:

• How CT technology has evolved in the past 50 years, from the International Society for Computer Tomography.
• CT-kuvaus verrattuna röntgensäteilyyn, FDA:lta.
• Lisätietoa tietokonetomografiasta, Mayo-klinikalta.