Компютърна томография в офталмологията

Димитър Дъбов
в ошталмологията
СТЕНО'

Димитър Дъбов
КОМПЮТЪРНА
ТОМОГРАФИЯ
в офталмологията
t
Издателска къща
СТЕНО"
Варна, 2008

ЦЕНТР 1HA МЕДИЦГа.х 'CA
Ь*1ЬЛ ИО! ЕКА
ДП.Иив.М»...
121000004585
Димитър Дъбов
Компютърна томографии н офталмологията
Copyright © Димитър Стоименов Дъбов - автор, 2008
© Издателска къща СТЕНО, Варна, 2008
Марина Стайкова, корица, 2008
ISBN 978-954-449-362-2

Компютърна томография в офталмологията 3
Съдържание
^ Въведение 5
ч Развитие на компютърната томография 7
Ч Комнютъртомографска диагностика при
спешни орбитни състояния 29
Компютърна томог рафия при фрактури на орбитата 29
Компютърна томография при
пенетрирати наранявания с чужди тела 43
Компютърна томография при травми на
очната ябълка без чуждо тяло 69
" Компютърна томография при еднокриина орбитопатия 81
" Компютърна томография при възпалителни,
съдови и заболявания на зрителния нерв 87
1 Компютърна томография при интрабулбарни и
орбитни тумори 96
1 Оценка на пригодността на компютърната томография
за диагностика на очните заболявания посредством
критериите за валидизация 107
" 11риложения ' 11

Компютърна томография в офталмологията 5
Въведение
Компютърната томог рафия (КТ) е визуализиращ метод, който из
ползва рентгенови лъчи. за да покаже образи на избрани планове от
тялото на пациента.
Орбитното съдържимо е идеална структура за изследване чрез
КТ поради голямата разлика в коефициентите на възприемане меж
ду очен булб, мускули, нерви, артерии и вени на орбитата (около 30
HU) и ретробулбарната мастна тъкан, която заобикаля тези структури
(-1001Ш). Диференциацията на тези тъкани, варираща в диапазон на
около 130 1IU, е функция на пространствената резолюция.
Първата компюгъртомографска система, използвана за медицин
ски цели, е конструирана от Godfrey Hounsfield през 1971 г. За пери
ода оттогава до наши дни технологията на КТ бързо се усъвършенства
както по отношение качеството на образа, така и по отношение нама
ляване времетраенето на създаването му. Единодушно е мнението на
учените, че КТ е най-високото постижение на образната диагностика
след откритието на рентгеновите лъчи през 1895 г.
Натрупаният световен опит показва, че КТ дава много ценна ин
формация при диагностиката на редица очни заболявания. Българска
та офталмология досега се е ползвала сравнително рядко от големите
възможности на КТ. Настоящата книга е написана от офталмолог и е
предназначена за офталмолози. Желателно е този съвременен метод
да заеме подобаващото му се място в развитието на българската оф
талмология.

Компютърна томография в офталмологията 7
Развитие на
компютърната томография
История на компютърната томография
Преди въвеждането на КТ много области на тавата и тялото са
били невидими радиографски. В някои случаи рентгеновото изслед
ване дава диагностична информация, но процедурата може както да
даде увреждания, така и да предизвика значителен дискомфорт на па
циента.
Два принципа доведоха до откриването па КТ. Първият принцип
представлява тънък рентгенов поток, излизащ от рентгенова тръба,
въртяща се аксиално около пациента, докато детектори, разположени
от другата страна, приемат рентгеновите лъчи, преминали през паци
ента. Вторият принцип представлява компютърни алгоритми, използ
ващи дигитализирани данни от детекторите, които формират аксиал-
ни томог рафски образи па тялото. Първоначално изследването се е
наричало компютър подпомогнато томографско сканиране или CAT.
В по-ново време абревиатурата е сменена с компютър-томография
или КТ. КТ ни позволява да видим структури, невидими с конвенцио
налните рентгено! рафски методи, поради факта, че КТ показва много
фини разлики (по-малко от 0.5%) от мекотъканната наситеност. Ва
жен момент е получаването па тънки срезове, които могат да елими
нират визуалните ефекти от припокриващите анатомични структури
(27, 30). Историята па КТ включва развитието на три направления:
> История па самата томография;
'г История на алгоритмите, използвани за реконструкция на об
раза;
г- История на високоскоростните дигитални компютри, позво
ляващи па съвременните КТ скенери да получават 1 милион
информационни данни за секунда.

8 Димитър Дъбов
Скенерите е електронен поток могат да получат 10 пъти по-голямо
количество. Пие няма да се спираме на историята и развитието на ди
гиталните компютри. Известен е огромният прогрес на електрониката
в наши дни. 11якои автори отбелязват, че работещ томографски скенер
би могъл да бъде конструиран преди откриването на компютрите. Та
къв скенер би имал ограничено клинично значение поради това. че е
много бавен.
Рентген открива през 1895 г. лъчите, използвани и до днес. Томо
графията, въведена от Bocage през 1921 г, представлява радиограма,
изследваща много тънък сегмент от тялото (Brooks). Конвенционал
ната линеарна томографска система включва движеща се рентге
нова тръба и филм, разположен от другата страна на анатомичните
структури, които се изследват. Този метод показва всички анатомични
структури пред и зад областта на интерес. Това в крайна сметка за
мъглява образа. КТ елиминира зоните без интерес, вместо да ги прави
по-неясни.
История на алгоритмите за
реконструкция на образа
Сканирането представлява възприемането на аксиален поток, пре
минаващ през различни анатомични структури от множество посоки, и
неговото измерване. От тези измервания математически се реконструи
ра образ. Проблемът на реконструкцията се описва така: даващ в схема
всички възможни проекции на обект по оценката на разпространението
на вътрешната му плътност. Множество учени от различни области на
науката са развивали алгоритми, подходящи до голяма степен за рекон
струкция на КТ образа. 11якои датират от 1906 г, има и такива, датира
щи отпреди откритието на Рентген. Всички алгоритми се различават
значително един от друг. Много от тези алгоритми са на базата на тран
сформациите на Фурие. Френският физик ги формулира за пръв път
през 1811 г. Трансформацията на Фурие изобразява функцията прос
транство (или време) във функция на пространствена честота. Директ
ната двупространствена бърза трансформация на Фурие е била рутинен
метод за реконструкция на рентгенови проекции. В наши дни почти
всички КТ образи се получават чрез друга техника, позната като фил-

Компютърна томография в офталмологията 9
трирана обратна проекция. Този вид математически трансформации са
използвани за създаването не само на КТ, а също така на емисионните
компютъртомографи и магнитния резонанс (MR).
Разработване на работещ КТ скенер
Британският технолог Watson пръв дава идеята за аксиална томо
графия през 1939 г. През 1947 г. Valebona в Италия използва аксиална
трансверзална томография клинично. Първият истински опит да се
опише работещ КТ скспер е направен от трима учени от Киев през
1958 г. Korenbluym, Telel baum и Tyutin описват ефикасен алгоритъм
и направена от тях аналогова компютърна система, даваща телевизио
нен образ на тънки рентгенови срезове. През 1961 г. Oldendorf описва
метод на реконструктивна томография (позната в паши дни като обра
тна проекция), но образите, които получава, са твърде неясни. Gabriel
Frank патентова оптична обратна проекция през 1940 г. През 1945 г.
Takahashi извършва експерименти с мануални и оптични методи на
обратна проекция. Работата na Oldendorf, Frank и Takahashi днес е от
исторически интерес поради факта, че в КТ скенерите след 1980 г. се
използва филтриран процес, комбиниран с бърза трансформация на
Фурие. Cormack - физик, работещ в Университета в Кейптаун - Южна
Африка, открива алгоритъм за точна реконструкция на образите от
рентгенови проекции. Той описва своите начални резултати през 1963
и 1964 г. Па21 август 1959 г. David Kuh! прави първото емисионно ска
ниране в Университетската болница на Пенсилвания. 11рез следващите
няколко години той внедрява два емисионни КТ скенера. Па практика
характеристиките, използвани по-късно в комерсиалните КТ скенери,
са съществували и в скенерите, създадени от Kühl. Той обаче се е инте
ресувал повече от създаването на емисионен тип КТ скенери.
lie е създаден практически работещ модел на КГ система, докато
Hounsfield - компютърен инженер, работещ в Централната изследо
вателска лаборатория на FMI (Electric and Musical Industry), констру
ира първия работещ КТ скепер, използван клинично върху пациенти.
Па 1 окгомври 1971 г. FMI инсталира КТ скепер за глава в Atkinson
Morley's Hospital на 15 километра от лабораторията на Hounsfield. За
едно с Ambrose, неврорадиолог, те правят 70 сканирания на глава през

10 Димитър Дъбов
следващите 6 месеца. Това е била значителна работа поради факта, че
са били необходими 4 минути за всеки срез. Изследването е изисквало
2 дни за пациент. Hounsfield и Ambrose докладват техните резултати
през 1972 г. През 1973 г. те описват изследванията си в British Journal
of Radiology. През 1979 r. Godfrey Hounsfield и Alan Cormack получа
ват Нобеловата награда за медицина и физиология. Hounsfield полу
чава Нобеловата наг рада поради факта, че изобретява първия клини
чески работещ скенер. Cormack получава Нобеловата награда, защото
развива алгоритъм за реконструкция на образи от много линейни ин
теграли и спомага за развитие на КТ системата.
Редица автори отбелязват, че след откритието на Рентген не се
случва нищо съществено във визуализиращите методи до началото на
80-те години, когато се създава КТ.
Принципи на формиране на
комнютъртомографски образи
Компютъртомографията е визуализиращ метод, използващ рентге
нови лъчи, показвай!, образи от избрани планове или срезове от тялото
на пациента. При конвенционалните рентгенови изследвания (рентге-
нографии, флуороскопии) образът се получава чрез проекция на рен
тгенов поток па голяма площ през тялото на пациента, на практика
показващ сенки от вътрешните структури на тялото. При КТ форми
рането на образа е разграничен двустепенен процес. Първият етап се
състои от преминаването на много тънък рентгенов поток през изслед
ваната равнина, докато потокът се върти около тялото. По време на
сканиращия процес на практика не се получава образ, измерва се коли
чеството радиация, проникваща през тялото, и данните се съхраняват
в компютърната памет. Създаването на образа или реконструкция от
компютъра се получава във втория етап. Това е математически процес
на конвертиране на данните от пенетрацията на рентгеновите лъчи в
цифров или дигитален образ. Компютърната реконструкция на образа
от избрания тъканен срез дава уникалната характеристика на КТ.
Първата КТ система, използвана за медицински цели, е констру
ирана от Godfrey Hounsfield. През относително краткото време на съ
ществуване технологията на КТ се разви стремително по отношение

1 Компютърна томография в офталмологията
11
[ рязкото подобряване на качеството па образа и намаляване на времето
за създаване на образи (фиг. 1).
Визуализиращи ракииии
Определят се от ориентацията на тялото към сканиращия рентге
нов поток. Визуализирането най-често се извършва в аксиален план и
аксиалпата проекция е най-често използваната. Визуализиращата рав
нина може да се постави под различен ъ1ъл по отношение па тялото
чрез позициониране на рентгеновия поток преди сканиращия процес.
За изследване па орбита!а най-често се използва аксиалпата проек
ция. която е успоредна на основната линия на Reid (свързваща долния
орбитеп ръб с външния слухов ход), представляваща орбитомеатален
план (фиг. 2). Коронарната проекция (успоредна па коронарния шев)
е втората но честота проекция за изследване на орбитата. Освен визу
ализация на горния и долен прави мускули, фрактури на пода на ор-
бтага дава и точна локализация но отношение меридиана па интра-
булбарни чужди тела. Косите и cai и гални проекции също се прилагат,
макар и в ограничен аспект.
Фигура 1. Съвременен компютърен томограф

12
Димитър Дъбов
Образен формат
Когато се гледа при нормални условия, КТ образ представлява не
прекъснат дисплей натъканен срез. Това, което обикновено не вижда
ме, е, че КТ образ е на практика матрица от индив