Co to jest tomografia komputerowa i jak działa?

Czy odwiedzasz izbę przyjęć po ostrym upadku z roweru górskiego, czy odwiedzasz klinikę zdrowia w celu wykonania rutynowego badania przesiewowego w kierunku raka, prawdopodobnie lekarz zażąda wykonania zdjęć wewnętrznych w celu dokładnej oceny Twojego stanu zdrowia.

Jednym z najczęstszych sposobów uzyskiwania wewnętrznych obrazów ciała jest tomografia komputerowa (CT).

Tomografia komputerowa, zwana również tomografią komputerową, wykorzystuje obracający się aparat rentgenowski do tworzenia przekrojowych lub trójwymiarowych obrazów dowolnej części ciała, zgodnie z National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB). Stanowią one bezbolesny, nieinwazyjny i szybki sposób badania kości, organów i innych tkanek wewnętrznych przez lekarzy.

Jak działa tomografia komputerowa

Podczas tomografii komputerowej pacjent leży na stole, który porusza się w pierścieniu przypominającym pączek, zwanym gantry, według NIBIB. W gantrze znajduje się lampa rentgenowska, która obraca się wokół pacjenta, przesyłając przez jego ciało wąskie wiązki promieniowania rentgenowskiego. Promienie rentgenowskie są odbierane przez detektory cyfrowe znajdujące się bezpośrednio naprzeciwko źródła.

Po wykonaniu pełnego obrotu przez źródło promieniowania rentgenowskiego zaawansowany komputer tworzy obraz 2D tego wycinka ciała, który zazwyczaj ma grubość od 0,04 do 0,4 cala (1 do 10 milimetrów). Następnie komputer łączy kilka wycinków 2D, tworząc trójwymiarowy obraz ciała, ułatwiając lekarzowi określenie miejsca problemu pacjenta. Samo skanowanie trwa zazwyczaj mniej niż 15 minut, w zależności od obszaru ciała poddawanego obrazowaniu.

Aby ułatwić identyfikację nieprawidłowości, pacjent może otrzymać materiał kontrastowy. Roztwory zawierające materiały kontrastowe, takie jak jod lub bar, są wprowadzane do organizmu doustnie, doodbytniczo lub wstrzykiwane bezpośrednio do krwiobiegu, w zależności od tkanki docelowej. Materiały w roztworze działają poprzez tymczasową zmianę interakcji promieniowania rentgenowskiego z określonymi tkankami ciała, co sprawia, że tkanki te pojawiają się inaczej na obrazie wynikowym, zgodnie z Radiological Society of North America. Kontrast pomaga lekarzom odróżnić tkankę prawidłową od nieprawidłowej.

Dlaczego warto wykonać tomografię komputerową

Obrazy tomografii komputerowej pomagają lekarzom zdiagnozować i wskazać infekcje, zaburzenia mięśniowe, złamania kości, raka, guzy i inne nieprawidłowości.

W sytuacjach nagłych tomografia komputerowa jest narzędziem ratującym życie, które pozwala lekarzom szybko określić zakres obrażeń wewnętrznych lub krwawienia wewnętrznego, zgodnie z Radiological Society of North America.

TK są również istotne w diagnostyce, leczeniu i badaniach nad rakiem, zgodnie z National Cancer Institute.

Zagrożenia związane z badaniem

Choć tomografia komputerowa może być istotnym narzędziem oceny stanu zdrowia, istnieje ryzyko związane z badaniem.

W zależności od skanowanego obszaru ciała, może istnieć ryzyko narażenia na promieniowanie, zgodnie z American College of Radiology Imaging Network (ACRIN). Promieniowanie rentgenowskie jest źródłem promieniowania jonizującego, które może uszkodzić wrażliwe tkanki, takie jak narządy limfoidalne i krew. Tomografia komputerowa okolic brzucha nie jest zalecana dla kobiet w ciąży z powodu szansy, że płód będzie narażony na szkodliwe promieniowanie.

Więcej czasu w tomografie komputerowym może prowadzić do wyższej jakości obrazów, ale także wyższej dawki promieniowania, która jest często niepotrzebna, powiedział dr Phuong-Anh Duong, dyrektor tomografii komputerowej i profesor nadzwyczajny w Emory University Department of Radiology and Imaging Sciences w Georgii. (Tomografia komputerowa tylko obszaru klatki piersiowej naraża pacjenta na około 70 razy więcej promieniowania niż tradycyjne zdjęcie rentgenowskie klatki piersiowej, według Harvard Health Publishing.)

Duong powiedział, że ważne jest, aby zrównoważyć jakość obrazu tomografii komputerowej z ilością ekspozycji na promieniowanie – praktykę tę lekarze nazywają ALARA, czyli tak niską, jak to jest racjonalnie osiągalne.

Jest kilka sposobów na zmniejszenie ekspozycji na promieniowanie, powiedział Duong. Na przykład, należy wykonywać zdjęcia tylko wtedy, gdy jest to konieczne i tylko tej części ciała, która jest potrzebna, a także stosować promieniowanie o niższej energii i nowsze technologie, takie jak bardziej czułe detektory promieniowania rentgenowskiego.

Okresowo pacjenci mogą doświadczać reakcji alergicznych na materiały kontrastowe, ale poważne reakcje są rzadkie. Jeśli alergie są znane z wyprzedzeniem, leki mogą być podane w celu zmniejszenia efektów materiału kontrastowego, zgodnie z Radiological Society of North America. Osoby z astmą, katarem siennym, alergiami, chorobami serca, nerek lub tarczycy wydają się być bardziej narażone na ryzyko rozwoju reakcji na materiał kontrastowy, chociaż naukowcy nadal nie wiedzą dlaczego.

Sztuczna inteligencja (AI) jest włączana do skanerów CT, aby tworzyć lepsze obrazy przy mniejszym promieniowaniu, Duong powiedział Live Science.

Na początku tego roku badacze z University of Central Florida włączyli sztuczną inteligencję do systemu tomografii komputerowej, który był w stanie wykryć śladowe ilości raka płuc.

W innym postępie w tym roku grupa badaczy z Icahn School of Medicine at Mount Sinai w Nowym Jorku stworzyła system sztucznej inteligencji, który bada obrazy tomografii komputerowej mózgu. System może wykryć problemy, takie jak udar, w zaledwie 1,2 sekundy. Zespół opublikował swoje wyniki w czasopiśmie Nature Medicine.

Innym dużym skokiem naprzód w technologii tomografii komputerowej są skanery CT zliczające fotony. Skanery te zawierają detektor, który liczy i śledzi poszczególne fotony ze źródła promieniowania rentgenowskiego oraz wykrywa indywidualne interakcje fotonów. W rezultacie uzyskuje się wyraźniejszy obraz o lepszej rozdzielczości i kontraście, w przeciwieństwie do tradycyjnych tomografów komputerowych, które wykorzystują detektory integrujące energię do wykrywania dużej liczby fotonów naraz i po prostu mierzą intensywność. Skanery CT zliczające fotony mogą prowadzić do zmniejszenia dawek promieniowania rentgenowskiego, lepszego różnicowania tkanek, ostrzejszego obrazu i mniejszego zapotrzebowania na materiał kontrastowy, powiedział Duong.

Maszyny do skanowania TK stają się również bardziej wyspecjalizowane. Maszyny TK przeznaczone specjalnie do skanowania tkanki piersi dostarczają informacji porównywalnych z tradycyjnymi mammogramami, ale bez potrzeby uciskania piersi i przy znacznie mniejszym narażeniu na promieniowanie przez klatkę piersiową, według NIBIB.

Czy tomografia komputerowa kiedykolwiek rozwinie się do punktu przypominającego podręczne urządzenie diagnostyczne, takie jak „trikordery” ze „Star Treka”? Niezupełnie, chociaż istnieją przenośne i ruchome tomografy komputerowe, powiedział Duong, takie jak ruchomy, montowany w furgonetce tomograf komputerowy używany przez Grady Health System w Emory University School of Medicine. Ale te mniejsze maszyny nie są tak wydajne jak tradycyjne tomografy komputerowe i trudno jest chronić osoby postronne przed narażeniem na promieniowanie.

Dalsza lektura:

• Jak technologia tomografii komputerowej rozwinęła się w ciągu ostatnich 50 lat, z Międzynarodowego Towarzystwa Tomografii Komputerowej.
• Obrazowanie TK a promieniowanie rentgenowskie, z FDA.
• Więcej informacji na temat tomografii komputerowej, z Mayo Clinic.

.