Преимуществами КТ по сравнению с традиционной рентгенографией являются:
• отсутствие теневых наложений на изображении;
• более высокая точность измерения геометрических соотношений;
• более высокая чувствительность, чем при обычной рентгенографии.
Краткая история развития КТ
Впервые задача реконструкции изображения была рассмотрена в 1917 г. австрийским математиком И. Радоном, который вывел зависимость поглощения рентгеновского излучения от плотности вещества на некотором луче зрения. Данная задача не находила своего решения в течение многих лет. В 1963 г. американский физик А. Кормак повторно (но отличным от Радона способом) разработал математический метод реконструкции головного мозга с помощью рентгеновского излучения. В 1969 г. английский инженер–физик Г. Хаунсфилд из компании EMI сконструировал «ЭМИ–сканер» (EMI–scanner) – первый компьютерный рентгеновский томограф. Первая вполне качественная томограмма головного мозга человека получена в 1972 г. В 1979 г. за разработку компьютерной томографии Кормак и Хаунсфилд были удостоены Нобелевской премии в области медицины.
Убедительные результаты, полученные при применении КТ в диагностике поражений головного мозга, послужили стимулом для создания КТ с целью исследования всего тела человека, и в 1974 г. Р.С. Ледлей разработал новый вариант компьютерного томографа, названного АСТА–сканером, для исследования всего организма.
С 1988 г. в клинической практике используется спиральная КТ. Исследование заключается в одновременном непрерывном вращении рентгеновской трубки вокруг тела пациента и непрерывном поступательном движении стола с пациентом вдоль продольной оси сканирования. Траектория движения рентгеновской трубки имеет форму спирали. Технология спирального сканирования позволила повысить разрешающую способность, улучшить качество изображения, значительно сократить время исследования и уменьшить лучевую нагрузку на пациента.
В настоящее время широко применяется мультиспиральная КТ (МСКТ), принципиальным отличием которой от спиральной томографии является то, что по окружности расположены не один, а два и более ряда детекторов. Было увеличено количество оборотов рентгеновской трубки с одного до двух в секунду. Таким образом, появились двух– и четырехспиральные компьютерные томографы пятого поколения. Для улучшения дифференцировки органов друг от друга, а также нормальных и патологических структур используются различные методики контрастного усиления (чаще всего с применением йодсодержащих контрастных препаратов).
Возможности КТ–исследования
КТ дает изображения в трех плоскостях: аксиальной, сагиттальной и фронтальной. Существенно повысить информативность полученных при КТ данных позволяет использование различных методов трехмерной реконструкции, что дает возможность рассмотреть интересующие участки исследуемого объекта под произвольным углом. Благодаря различной плотности тканей можно получить объемные изображения внутренних структур исследуемого объекта. Трехмерные реконструкции дают наглядную картину пространственного расположения структур, повышают распознавание диагностически значимых деталей, полезны при планировании операций.
В томографии используются следующие основные алгоритмы построения объемных реконструкций:
• проекция максимальной интенсивности;
• реконструкция с затененной наружной поверхностью;
• объемное представление;
• виртуальная эндоскопия.
Метод проекции максимальной интенсивности позволяет показать положение в трехмерном пространстве наиболее ярких участков трехмерного объекта – такого, как опухоль.
Эффект затенения усиливает ощущение глубины, однако теряется исходная информация о плотности.
Метод объемного представления позволяет реконструировать 3D–модель из набора срезов. Благодаря трехмерному моделированию имеется возможность детально исследовать зону поражения полых органов.
Виртуальная эндоскопия используется для получения изображений полых органов. В этом режиме интересующие полости отображаются с помощью объемного представления в перспективе, что дает ощущение «полета» через отображаемую область. В отличие от традиционной эндоскопии виртуальная эндоскопия позволяет видеть на экране монитора как внутреннюю, так и наружную поверхность полых органов, а иногда области, не доступные обычной эндоскопии (например, цистерны мозга). С помощью виртуальной эндоскопии можно исследовать желудок, двенадцатиперстную кишку, тонкий и толстый кишечник, гортань, трахею, бронхи, а также крупные сосуды.
Использование различных методов реконструкции позволяет существенно повысить информативность полученных данных, в том числе за счет наглядности пространственного расположения исследуемых тканей.
Компьютерная томография в диагностике
заболеваний гортани и трахеи
До 1980–х гг. изображения гортани и трахеи получали с помощью рентгенографии и томографии. Рентгенотомография и эндоскопическое исследование являются основными методами диагностики патологии гортани и трахеи. Однако эти методы имеют ограничения:
• при стенозе гортани или трахеи II–III степени во время введения эндоскопа через суженный участок у больных может развиться асфиксия;
• рентгенография и томография неинформативны при интрамуральном патологическом процессе;
• рентгенография не позволяет точно определить границу, локализацию и степень рубцового стеноза гортани, особенно при локализации патологического процесса в области задней стенки и грудном отделе трахеи.
Этими обстоятельствами обусловлена значимость развития КТ в диагностике патологии гортани и трахеи.
КТ гортани получила наиболее широкое применение после появления спиральной КТ, позволяющей избежать благодаря короткому времени сканирования возникновения двигательных артефактов при проведении исследования во время одной задержки дыхания и с подавлением глотательного рефлекса.
Методика компьютерного
исследования верхних дыхательных путей
КТ дает информацию о степени и протяженности сужения, позволяет оценить диаметр просвета гортани и трахеи выше и ниже стеноза, утолщение, уплотнение и деформацию стенок, выявить изменения паратрахеальной клетчатки, органов переднего и заднего средостения.
КТ гортани проводится в трех основных режимах: во время небольшого вдоха, при фонации звука «и» и в условиях пробы Вальсальвы. Вдох дает КТ–изображение голосовых складок в положении наибольшего их расхождения, выявляет степень и равномерность их подвижности, а также ширину голосовой щели. Фонация звука «и» приводит голосовые складки в положение наибольшего их сближения. Проба Вальсальвы наилучшим образом позволяет оценить состояние грушевидных синусов и их стенок.
Исследование гортани выполняется с толщиной среза 3–5 мм от подъязычной кости до нижнего края пластины щитовидного хряща. Время исследования занимает до 5 сек. На серии срезов хорошо дифференцируются все структурные элементы гортани. Более детально, чем при традиционном рентгенологическом исследовании, отображаются хрящи гортани. Возможна детальная оценка мягких тканей шеи, сосудов, лимфатических узлов и позвонков на исследованных уровнях.
Компьютерные томограммы гортани в норме
На уровне подъязычной кости визуализируется вход в гортань, ограниченный по бокам просветами грушевидных синусов. Латеральнее тела позвонка с двух сторон располагаются внутренняя яремная вена и общая сонная артерия. Кпереди от воздушного столба гортани определяются надгортанник, преднадгортанниковое пространство, тело подъязычной кости (рис. 1).
Ниже отображаются желудочковые и голосовые складки, передняя комиссура, пластины щитовидного хряща и перстневидный хрящ. Голосовые складки имеют однородную структуру, свободные края симметричны (рис. 2).
На томограммах подскладкового пространства с обеих сторон от гортани появляются дуга перстневидного хряща и нижние рога щитовидного хряща (рис. 3).
Трахеальная стенка обычно видна на КТ, как тонкая линия. Передняя и боковые стенки представлены плотными хрящевыми кольцами, задняя (мембранозная) – плотными эластичными волокнами. Наиболее четкое изображение имеет трахея от нижнего края седьмого шейного позвонка до уровня верхнего края пятого грудного позвонка.
Форма нормальной внутригрудной части трахеи на КТ очень вариабельна у различных людей и на разных уровнях. Обычно она либо круглая, либо овальная, может быть подковообразной или квадратной. Диаметр трахеи в норме – 15–18 мм, у взрослых не превышает 22 мм (средний диаметр у женщин – 17,5 мм, у мужчин – 19,5 мм). У детей трахея круглая или почти круглая. Кальцификация трахеальных хрящей заметна на КТ у лиц старше 40 лет. Мягкие ткани стенки трахеи плохо визуализируются (только у 2% лиц).
КТ–диагностика патологических
процессов полых органов шеи
Благодаря высокой диагностической эффективности КТ можно выявить проявления разнообразных патологических состояний гортани и трахеи, недоступные для обычных рентгенологических и эндоскопических методов исследования.
МСКТ обладает наибольшей информативностью в дифференциальной диагностике как гиперпластических, так и неопластических процессов гортани. При обследовании больных с подозрением на злокачественное новообразование гортани выполняется МСКТ с болюсным контрастным усилением, так как без этого невозможно диагностировать опухолевый процесс на фоне воспалительного компонента.
Злокачественные образования гортани представляют собой одну из актуальных и социально значимых проблем в современной клинической онкологии. Рак гортани занимает 7–е место среди всех злокачественных опухолей, составляя 2–5%. Среди злокачественных опухолей ЛОР–органов рак гортани занимает 1–е место и встречается в 50–60% случаев.
КТ имеет еще одно принципиальное отличие от обычной рентгенограммы – с помощью денситометрии определяется плотность тканей, что позволяет дифференцировать, например, рубцы гортани и папилломы. Экзофитная опухоль или экзофитный компонент роста опухоли выглядят как образования, вдающиеся в просвет гортани. Эндофитный рост опухоли диагностируется на основании комплекса симптомов: инфильтрации стенки гортани на фоне ограничения подвижности, а при распространении опухоли за пределы органа – инфильтрации стенки гортаноглотки и ротоглотки (рис. 4).
В случае локализации процесса в грушевидном синусе при фонации синус не расправляется или расправляется в ограниченной степени по сравнению с противоположной стороной.
МСКТ позволяет не только диагностировать повреждения гортанно–трахеальных структур, но и с помощью трехмерного изображения создать модель для реконструкции хрящевого остова гортани и трахеи.
При травмах гортани наибольшую опасность представляют подкожные поперечные разрывы гортани и трахеи, ее отрыв от перстневидного хряща или гортани от подъязычной кости. За счет сокращения мышц дна полости рта и шеи происходит расхождение краев раны, что приводит к образованию обширного дефекта. При заживлении такого дефекта нередко возникает атрезия глотки, гортани и трахеи (рис. 5, 6).
Проведение виртуальной бронхоскопии (и трехмерное изображение трахеобронхиального дерева) у пациентов с рубцовыми стенозами трахеи является необходимым дополнением к эндоскопическим методам обследования в ситуациях, когда прохождение бронхоскопа через зону стеноза затруднено, либо в послеоперационный период с целью уменьшения неприятных ощущений у пациента от фибротрахеоскопии (рис. 7, 8).
При опухолевой обструкции дыхательных путей волоконно–оптическая бронхоскопия дает возможность проведения биопсии, однако оценить состояние просвета ниже уровня обструкции не во всех случаях представляется возможным, тогда как виртуальная эндоскопия позволяет зайти за уровень стеноза (рис. 9).
Рубцовый стеноз трахеи – патологический процесс, в основе которого лежит замещение нормальных структур стенки трахеи соединительной тканью, что приводит к сужению ее просвета с развитием явлений дыхательной недостаточности и, как правило, требует хирургической коррекции.
Посттравматические повреждения гортани и трахеи, сопровождающиеся нарушением дыхательной и голосовой функции, в последнее десятилетие составляют 2–3% среди причин стенозирования этих органов. Причинами рубцового стенозирования воздухопроводных путей в 90% случаев являются длительная искусственная вентиляция воздуха, в 5% – струмэктомия с последующей трахеостомией и в 3% случаев – системные и онкологические заболевания гортани и трахеи.
Рубцовый стеноз гортани или трахеи отдела отображается дополнительной мягкотканной тенью, плотность которой, по показателям денситометрии, превышает плотность ткани слизистой оболочки (рис. 10). Измерение плотности ткани помогает также достоверно установить локализацию патологического очага, его размеры и степень прорастания в окружающие ткани, сужение дыхательных путей.
Основными в диагностике стенозов гортани и трахеи являются рентгенотомографический и эндоскопический методы исследования. Однако при стенозе гортани или трахеи II–III степени во время введения эндоскопа через суженный участок у больных без трахеостомы может развиться асфиксия. Рентгенография не во всех случаях позволяет определить уровень и степень стеноза грудного отдела трахеи (рис. 11).
Проведение виртуальной бронхоскопии у пациентов с рубцовым стенозом трахеи является хорошим дополнением к эндоскопическим методам обследования, особенно в ситуациях, когда прохождение бронхоскопа через зону стеноза затруднено, либо в послеоперационном периоде с целью уменьшения неприятных ощущений у пациента от фибротрахеоскопии (рис. 12).
Выводы
1. КТ дает возможность выявить особенности опухолевых, воспалительных, травматических, объемных образований гортани, трахеи и средостения.
2. С помощью КТ можно установить точную локализацию, распространенность, характер патологического процесса, взаимоотношения с соседними органами, степень стенозирования просвета гортани и трахеи, определить характер и объем хирургического вмешательства.
3. Как щадящий метод исследования КТ может применяться даже у больных с затруднением дыхания.
4. Трехмерная реконструкция и виртуальная бронхоскопия могут использоваться в качестве критерия эффективности проведенного хирургического лечения у больных со стенозом гортани и трахеи.
5. Перспективным является метод моделирования хрящей гортани и трахеи по данным 3D–реконструкции.
Заключение
КТ дает незаменимую информацию о степени и протяженности сужения, позволяет оценить диаметр просвета гортани и трахеи выше и ниже стеноза, утолщение, уплотнение и деформацию стенок, выявить изменения паратрахеальной клетчатки, органов переднего и заднего средостения. Не подлежит сомнению, что проблема диагностики и лечения стенозов гортани и трахеи различной этиологии в настоящее время остается одной из центральных в торакальной хирургии, оториноларингологии и гематологии. Результаты нашей работы подтвердили высокую информативность КТ при диагностике заболеваний гортани, шейного и грудного отделов трахеи различной этиологии. Применение КТ наравне с традиционными эндоскопическими и рентгенотомографическими методами исследования расширяет возможности врачей при постановке диагноза и выработке тактики и методов лечения.
