tomografia
 
Encyklopedia PWN
tomografia
[gr. tomós ‘cięty’, ‘tnący’, gráphō ‘piszę’],
sposób uzyskiwania dwuwymiarowego obrazu przekroju obiektu trójwymiarowego w dowolnie wybranej płaszczyźnie, w celu poznania jego struktury wewn., bez konieczności naruszania tej struktury;
seria kolejnych obrazów tomograficznych może stanowić podstawę do otrzymania trójwymiarowego obrazu obiektu. W potocznym znaczeniu termin „tomografia” odnosi się do badania obrazowego (wizualizacyjnego) metodą rentgenowskiej t. komputerowej (TK).
T. komputerowa jest wykorzystywana gł. w diagnostyce med., a także w innych dziedzinach, jak weterynaria albo dendrologia (w celu oceny stanu wewn. struktury organizmu zwierzęcia lub drzewa), w paleontologii (np. w celu uzyskania obrazu czaszki zwierzęcia znajdującej się w bryle skały), w sejsmologii i w badaniach dzieł sztuki, w związku z ich konserwacją lub identyfikacją, zwłaszcza rzeźb wykonanych z drewna.
Prekursorem współczesnej t. była t. klasyczna (analogowa). Klasyczną radiografię (w której zarówno lampa, jak i kaseta pozostają nieruchome, a uzyskany obraz jest planarny) zmodyfikowano w taki sposób, aby podczas wykonywania zdjęcia lampa rentgenowska (źródło promieniowania) umieszczona nad pacjentem oraz kaseta z błoną rentgenowską znajdująca się pod leżem pacjenta (stołem rentgenowskim) mogły się wzajemnie przesuwać w przeciwnych kierunkach. W konwencjonalnej TK, jako źródła promieniowania używa się lampy rentgenowskiej, która wraz ze sprzężonymi z nią detektorami przemieszcza się po torze kołowym wokół osi pacjenta w pełnym kącie 360°, dokonując ekspozycji np. co 0,5–1°. Dla poszczególnych kierunków leżących w płaszczyźnie toru otrzymuje się różne wartości osłabienia promieniowania rentgenowskiego. Dzieje się tak dlatego, że wraz ze zmianą kierunku zmienia się układ struktur ciała. Specjalne procedury mat. rekonstrukcji obrazów w programie komputera, będącego częścią urządzenia, pozwalają na wykonanie mapy współczynników pochłaniania promieniowania rentgenowskiego badanego organu w wielu płaszczyznach. Przyporządkowując współczynnikom osłabienia odpowiednie wartości jasności albo szarości (w zakresie 50 odcieni), otrzymuje się na ekranie monitora obraz przekroju ciała. Po przesunięciu pacjenta względem obrotowego zespołu lampa–detektory, wzdłuż osi ciała, otrzymuje się obraz kolejnego przekroju. Równomierne ciągłe przesuwanie pacjenta względem obracającego się zespołu lampa–detektory umożliwia zbieranie informacji o osłabieniu promieniowania w sposób ciągły — dzięki temu nie są pomijane obszary na granicy warstw. Ten rodzaj badania nazywa się tomografią spiralną (wprowadzona na pocz. lat 90. XX w.). W celu zwiększenia kontrastu pomiędzy poszczególnymi tkankami podaje się dożylnie związki jodu jako środki cieniujące. Podanie środka cieniującego podczas wykonywania serii krótkich skanów w krótkim czasie umożliwia uwidocznienie naczyń i ocenę perfuzji w tkankach (badanie dynamiczne TK). Płaska wiązka promieniowania rentgenowskiego generowanego przez skrajnie małe (punktowe) ognisko lampy, umożliwia uzyskiwanie warstw przekroju o grub. 1–10 mm i dużej zdolności rozdzielczej obrazu.
Rentgenowska t. komputerowa jest najstarszą i najbardziej rozpowszechnioną t., która poprawnie powinna się nazywać t. wspomaganą komputerowo. Jej teoret. podstawy sformułował 1917 matematyk austr. J. Radon; ideę Radona 1963–64 rozwinął A.M. Cormack, a 1972 G.N. Hounsfield i współpracownicy zbudowali pierwszy tomograf komputerowy do zastosowań klinicznych (jego wprowadzenie stało się rewolucją w med. diagnostyce obrazowej; Cormack i Hounsfield otrzymali 1979 Nagrodę Nobla). Rentgenowska t. komputerowa stanowiła podstawę do oprac. innych t., wykorzystujących media inne niż promieniowanie rentgenowskie. Do najważniejszych należą: t. rezonansu magnet. (MR), t. emisyjna pojedynczego fotonu (SPECT), t. emisyjna pozytonowa (PET), t. impedancyjna (TI), t. optyczna (TO).
Ogólnie t. komputerowe można podzielić wg rozmaitych kryteriów, np. wg rodzaju czynnika penetrującego obiekt na: wykorzystujące elektomagnet. promieniowanie jonizujące — TK, SPECT, PET oraz promieniowanie niejonizujące — MR, TO (TI wykorzystuje jako medium penetrujące obiekt prąd elektr. o częst. 10–100 kHz); wg kryterium lokalizacji źródła czynnika fiz. penetrującego obiekt — na: t. transmisyjną, w której źródło promieniowania (lampa rentgenowska) znajduje się poza badanym obiektem, a przedmiotem pomiaru jest natężenie promieniowania przechodzącego przez obiekt (TK), promieniowanie świetlne odbite od wewn., zwykle podpowierzchniowych struktur ciała (np. przeziernej przedniej części oka lub od mózgu — odbite promieniowanie podczerwone) lub prąd elektr. przepływający przez tkanki (TI), oraz t. emisyjną, w której rozproszone źródło promieniowania w postaci radiofarmaceutyku znajduje się wewnątrz badanego obiektu, a wykonywany na zewnątrz pomiar aktywności promieniowania umożliwia nie tylko lokalizację rozkładu radiofarmaceutyku w narządach organizmu i tym samym poznanie ich struktury, ale także ich czynności (PET, SPECT). Spośród wymienionych t., w powszechnej praktyce znalazły się dotychczas jedynie TK i MR, w mniejszym stopniu PET i SPECT.
SPECT (ang. Single Photon Emission Tomography) to metoda, w której wykorzystuje się selektywnie zgromadzone w narządach i tkankach radiofarmaceutyki emitujące fotony γ, a jako detektora używa się kamery gamma, która porusza się po okręgu wokół pacjenta, zbierając kolejno fotony emitowane w różnych kierunkach, lub kilku gammakamer rozmieszczonych symetrycznie wokół pacjenta. Na podstawie wykrycia kierunków emisji promieniowania, określa się strukturę lub czynność narządu, w którym znajduje się radiofarmaceutyk. Metoda SPECT jest niezwykle czuła i dokładna, za jej pomocą można uzyskać informacje o czynności metabolicznej narządów lub hemodynamice układu krążenia, które są trudne lub wręcz niemożliwe do uzyskania w inny sposób.
W metodzie PET (ang. Positon Emission Tomography) obraz przekroju ciała uzyskuje się na podstawie wyznaczenia rozkładu podanego radiofarmaceutyku znakowanego izotopem promieniotwóczym emitującym pozytony. Nośnikiem informacji o strukturze narządu nie są jednak pozytony, których czas życia jest bardzo krótki i zasięg niewielki, lecz fotony emitowane w rezultacie anihilacji pozytonu przez połączenie z elektronem otaczającej materii. Rewelacyjne wyniki uzyskuje się tą metodą, zwłaszcza przy badaniu mózgu, jednak jej praktyczne wykorzystanie ograniczają wysokie koszty aparatury i jej eksploatacji.
Tomografia rezonansu magnet., MR (ang. MRI, Magnetic Resonance Imaging), opiera się na wykorzystaniu magnet. właściwości jąder atomowych, zwłaszcza atomów wodoru, czyli protonów; właściwości te są związane ze spinem i momentem magnet.; wodór występujący w różnych związkach ma największy udział wśród pierwiastków tworzących składniki ciała ludzkiego i zarazem relatywnie duży moment magnet.; dzięki temu jest najsilniejszym źródłem sygnału spośród wszystkich jąder. Źródłem informacji o rozkładzie protonów w tkankach jest sygnał w postaci promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez protony wcześniej wzbudzone rezonansowo za pomocą sekwencji impulsów zewn. pola elektromagnetycznego o częst. radiowej (rezonans jądrowy magnetyczny). Zmierzone wartości gęstości protonów i czasów relaksacji stanowią podstawę do rekonstrukcji obrazu rozkładu tych wartości na płaszczyźnie przekroju. Wartości te są zróżnicowane dla poszczególnych tkanek, a ponadto wykazują zmiany w obrębie ognisk patologicznych tych samych tkanek. Kliniczne wskazania do badań MR są bardzo szerokie, obejmują w praktyce wszystkie narządy i układy.
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia