Принцип получения рентгеновского изображения органов и систем

Принцип получения рентгеновского изображения исследуемого органа основан на неоднородном ослаблении (поглощении) пучка рентгеновского излучения при прохождении его через ткани различной плотности и попадании неоднородно ослабленного излучения на воспринимающую систему (рентгеновскую пленку или флюоресцирующий экран).

Все диагностические изображения, получаемые методами медицинской визуализации, подразделяют на две основные группы - аналоговые и цифровые.

Аналоговые изображения получают на специальной рентгенографической пленке или флюоресцирующих экранах с помощью методов классической рентгенодиагностики (рентгенографии, рентгеноскопии, флюорографии, линейной томографии, методик с применением искусственного контрастирования).

Схема формирования рентгеновского изображения за счет неравномерного ослабления рентгеновского излучения: 1 - источник рентгеновского излучения, 2 - тело пациента, 3 -- рентгеновская пленка, флюоресцирующий экран

Рентгенография является одним из наиболее распространенных методов лучевой диагностики, ставшим в настоящее время рутинным. Рентгенография -- это способ получения диагностических изображений, при котором рентгеновские лучи после прохождения через тело пациента неравномерно ослабляются и засвечивают рентгенографическую пленку. Рентгенография предназначена для получения статических, то есть неподвижных, аналоговых изображений на рентгеновских пленках, которые называются рентгенограммами.

Рентгеновская пленка с двух сторон покрыта специальной эмульсией, состоящей из слоя желатина, в который вкраплены мельчайшие кристаллы бромида серебра (размером порядка 1 мкм). Эмульсия чувствительна к фотонам в достаточно широком спектре электромагнитных излучений (рентгеновском, ультрафиолетовом, видимом), поэтому рентгеновскую пленку для предотвращения засвечивания помещают в специальные кассеты. В этих кассетах пленка находится между двумя флюоресцентными «усиливающими» экранами, которые при воздействии на них рентгеновских лучей начинают испускать свет видимого спектра, что приводит к более интенсивному засвечиванию пленки. Применение флюоресцирующих экранов при проведении рентгенографии позволяет снизить интенсивность облучения пациентов в 10--10000 раз, что позволяет в значительной мере нивелировать отрицательные биологические эффекты рентгеновского излучения.

Рентгенограмма представляет собой изображение, выполненное в черно-белых тонах. Черным участкам на рентгенограммах соответствуют органы и ткани, имеющие низкую плотность (например, легкие). Они хорошо пропускают рентгеновские лучи, которые засвечивают рентгеновскую пленку. При этом происходит интенсивное восстановление мелкодисперсного металлического серебра, имеющего черный цвет, из его галогенидов, содержащихся в рентгеновской пленке. Белым участкам на рентгенограммах соответствуют органы и ткани с высокой плотностью (например, кости). Они сильно поглощают рентгеновское излучение. Поэтому энергии рентгеновских лучей, дошедших до рентгеновской пленки, недостаточно для ее засвечивания, и она при проявлении остается белой Таким образом, однородный пучок рентгеновского излучения при прохождении через тело приобретает неоднородность, которая фиксируется пленкой. Такая пленка и является традиционной, или классической, негативной рентгенограммой.

В практической работе интерпретируются рентгенограммы, которые представляют собой негативные изображения. Аналогичные обычным фотографическим снимкам позитивные изображения, полученные путем инверсии оттенков черно-белой гаммы из негативов, распространения в лучевой диагностике не нашли. Это обусловлено тем, что:

при переводе в позитивное изображение утрачивается часть деталей;

удлиняется диагностический процесс;

удваиваются экономические затраты.

Органы и ткани, обладающие высокой рентгеновской плотностью (кости, сердце, купола диафрагмы), на негативных изображениях белого цвета, а на позитивных -- черного.

При анализе рентгенограмм необходимо также помнить о наличии суммационного эффекта. Суммационный эффект заключается в наслоении изображений различных органов и тканей, расположенных вдоль прохождения пучка рентгеновского излучения. Например, на рентгенограмме органов грудной клетки в прямой проекции вследствие суммационного эффекта передние отрезки ребер наслаиваются на задние, а позвоночный столб перекрывается сердечно-сосудистой тенью. Из-за этого точно локализовать патологические измене¬ния очень сложно. Чтобы избежать затруднений, вызванных суммационным эф¬фектом, обычно выполняют рентгенограммы в двух взаимно перпендикулярных проекциях или прибегают к использованию томографических методик -- линейной или компьютерной томографии.

На сегодняшний день рентгенография является основополагающим методом для диагностики заболеваний органов дыхания, опорно-двигательного аппарата, желудочно-кишечного тракта.

Рентгеноскопия -- это метод рентгенодиагностики, при котором изображение изучаемых органов и тканей пациента формируется на флюоресцирующем экране или телевизионном мониторе. Во время проведения рентгеноскопии рентгеновские лучи, неоднородно ослабляясь при прохождении сквозь тело пациента, попадают на флюоресцирующий экран, вызывая его неравномерное свечение. Вследствие этого создается флюоресцентное изображение изучаемого объекта. Традиционная рентгеноскопия предназначена для получения динамического, то есть подвижного, проекционного изображения (в режиме «реального времени»), которое врач-рентгенолог изучает непосредственно на флюоресцирующем экране. В настоящее время оценка таких флюоресцентных изображений не проводится вследствие их низкого качества, необходимости затемнения рентгеновского кабинета и потерь времени на темновую адаптацию глаз врача-рентгенолога. Теперь флюоресцирующие экраны используются в конструкции усилителя рентгеновского изображения, увеличивающего яркость (свечение) первичного изображения примерно в 5000 раз.

С помощью электронно-оптического преобразователя изображение изучается на экране монитора, что существенно улучшает качество диагностики, даже без затемнения рентгеновского кабинета.

Рентгеноскопия наиболее широко используется при исследовании органов желудочно-кишечного тракта. Рентгеноскопия органов дыхания и сердечно-сосудистой системы в настоящее время применяется редко вследствие внедрения в клиническую практику новых методов, в частности компьютерной томографии и ультразвуковой диагностики.

Флюорография -- рентгеновский метод, позволяющий получать рентгенограмму на малоформатной пленке (7х7и10х10 см). Поэтому в отличие от обычных рентгенограмм контрастность флюорографических изображений достигается за счет некоторого увеличения экспозиции -- времени прохождения рентгеновских лучей через изучаемый объект и их интенсивности.

Флюорография высокоэффективна при проведении массового обследования определенных групп пациентов. В настоящее время наиболее активно флюорография применяется в целях профилактического обследования органов грудной полости для раннего выявления туберкулеза органов дыхания и злокачественных опухолей легких.

Томография (от греч. tomos -- слой) -- метод получения послойных изображений изучаемых органов и тканей. В лучевой диагностике используются различные виды томографии -- линейная, рентгеновская компьютерная и магнитно-резонансная. Их следует отличать друг от друга.

Линейная томография -- рентгеновский метод получения послойных изображений изучаемых органов и тканей пациента на рентгеновской пленке, осуществляемый благодаря использованию особого технического подхода. Он заключается в том, что при получении линейной томограммы происходит движение в различных направлениях рентгеновской трубки, излучающей пучок лучей, и кассеты с пленкой относительно исследуемого объекта. Этим достигается выделение специального томографического слоя, или среза, вдоль тела пациента, параллельного плоскости рентгеновской пленки. Изменяя условия взаимного движения рентгеновской трубки и кассеты с пленкой, можно подобрать томографический слой, проходящий через изучаемый объект (например, очаг в легочной ткани). Благодаря частичному устранению суммационного эффекта, присущего всем обычным рентгенограммам, улучшается качество изображения органов на уровне соответствующего слоя. По внешнему виду линейная томограмма отличается от рентгенограммы наличием нерезкости (специфической «размазанности») слоев, расположенных выше и ниже исследуемого уровня, отсутствием визуализации органов этого уровня и более четкой визуализацией изучаемого объекта в плоскости томографического среза. Например, на линейной томограмме легких отсутствует визуализация ребер.

В отличие от линейной томографии рентгеновские компьютерно томографические технологии позволяют практически полностью устранять суммационный эффект и получать аксиальные томографические срезы, аналогичные «пироговским». Поэтому в настоящее время линейная томография используется все реже, вытесняясь КТ.

Специальные методы рентгенологического исследования без искусственного контрастирования:

маммография -- рентгенография молочных желез, выполняемая с использованием специальных рентгеновских аппаратов -- маммографов;

ортопантомография -- рентгенография зубов верхней и нижней челюстей, а также других отделов лицевого скелета.

Специальные методы рентгенологического исследования с исскуственным контрастированием:

урография (экскреторная, ретроградная), цистография -- кош рас и юс исследование органов мочевыделительной системы;

ирригоскопия -- контрастное исследование толстой кишки: холангиография -- контрастное исследование желчевыделительных протоков (ходов);

бронхография -- контрастное исследование бронхиального дерева; фистулография -- контрастное исследование свищевого хода; ангиография (артвриография, аортография, флебография) -- введение контра¬стного препарата в сосудистое русло.

Основные термины, используемые при рентгенологическом исследовании.В рентгенологии для анализа изображения различных органов и систем применяются специальные термины: «затемнение», «просветление», «дефект наполнения» и др. Так, например, в рентгенодиагностике заболеваний органов грудной клетки основными понятиями являются затемнение и просветление.

Затемнением называют участок в грудной полости, имеющий более высокую рентгеновскую плотность по сравнению с окружающей легочной тканью и, следовательно, интенсивнее поглощающий рентгеновские лучи. Затемнение может быть физиологическим и патологическим. Физиологические затемнения образуют неизмененные органы и ткани организма человека, например сердце, крупные сосуды, купола диафрагмы. Патологические затемнения отражают изменения, возникающие в изучаемом органе вследствие различных патологических процессов. Морфологическим субстратом затемнения может являться воспалительный инфильтрат, опухоль, жидкость в плевральной полости и др. На рентгенограммах-негативах затемнение выглядит как участок белого цвета.

Просветлением называют область в органе, имеющую более низкую рентгеновскую плотность по сравнению с окружающими тканями и, следовательно, хуже поглощающую рентгеновские лучи. На рентгенограммах-негативах просветление выглядит как участок черного цвета. Просветление также может быть физиологическим и патологическим. Примером физиологического просветления является нормальная легочная ткань, патологического -- киста легкого, энфизема, пневмоторакс.

В диагностике патологии желудочно-кишечного тракта, сосудов, мочевыделительной системы применяется термин «дефект наполнения». Дефект наполнения возникает, когда какая-либо патологическая ткань не позволяет контрастному веществу полностью заполнить просвет органа. В виде дефектов наполнения визуализируются опухоли полых органов, атеросклеротические бляшки сосудов, конкременты в мочеточнике и др.