Anatomia radiologiczna - ebook

WSTĘP

Geneza powstania podręcznika

Idea opracowania podręcznika poświęconego anatomicznym podstawom interpretacji badań obrazowych zrodziła się na Zjeździe Radiologów Ameryki Północnej (RSNA) w 2002 roku. Bezpośrednim czynnikiem inspirującym były nowe wówczas kierunki rozwoju badań obrazowych, wyraźnie zarysowujące się w czasie sesji tematycznych oraz na towarzyszącej Zjazdowi wystawie technicznej. Można je sprowadzić do następujących zasadniczych punktów:

• Wprowadzenie do praktyki klinicznej nowych zestawów do rezonansu magnetycznego (MR) i tomografii komputerowej (TK) z wielorzędowym układem detektorów przyczyniło się do istotnego skrócenia czasu badania, zwiększenia ilości danych pomiarowych oraz do rozszerzenia i udoskonalenia rekonstrukcji obrazów. Dominujący dotychczas system oceny poprzecznych przekrojów ciała został zastąpiony obrazami przetworzonymi, precyzyjnie ilustrującymi budowę badanego bloku tkankowego. W zależności od stosowanych algorytmów rekonstrukcji, można uzyskać przekroje ciała w dowolnej płaszczyźnie, odwzorować objętość i położenie narządów w postaci trójwymiarowej, uwypuklić powierzchnię badanych struktur anatomicznych lub uwidocznić tylko te elementy, które charakteryzują się odpowiednio wysokim współczynnikiem pochłaniania promieni X. Nowe możliwości rozpoznawcze związane są z wirtualnym obrazem wnętrza narządów rurowych, obrazami barwnymi, a także multimedialnymi, integrującymi wyniki różnych metod badania, np. za pomocą tomografii komputerowej i badań izotopowych.

• Wielokierunkowe przekształcenia danych pierwotnych znane były od dłuższego czasu, jednak dopiero na początku XXI wieku osiągnęły zadowalający poziom techniczny, a ich realizacja uległa częściowej automatyce. Ich jakość zbliżona jest do atlasów anatomicznych. Dzięki prezentacjom trójwymiarowym doskonale odzwierciedlają stosunki topograficzne. Są łatwiejsze do interpretacji i oceny przez klinicystów niż przekroje poprzeczne. Już dziś rekonstrukcje wielopłaszczyznowe, szczególnie czołowe i strzałkowe, odgrywają istotną rolę w codziennej praktyce.

• Poprawa jakości badań obrazowych oraz zwiększenie ich zdolności do oceny niewielkich szczegółów anatomicznych (np. kosteczek słuchowych lub nerwów czaszkowych) uwypukliły ich znaczenie w nauczaniu anatomii opisowej i topograficznej w szkołach medycznych, zarówno na poziomie uniwersyteckim, jak i licencjackim. Pomiary badanych struktur anatomicznych i ich wzajemnych relacji zn vivo stały się przedmiotem licznych badań. Ich wyniki sprzyjają obiektywizacji procesu diagnostycznego i ułatwiają różnicowanie między normą i patologią.

Zakres informacji i ich układ

Główną intencją autorów było możliwie szerokie uwzględnienie wymienionych inspiracji, a szczególnie znaczenia różnych badań obrazowych w ocenie budowy anatomicznej człowieka. Wprowadzeniem do tematu są dwa rozdziały. Pierwszy poświęcony jest zjawiskom fizycznym wpływającym na jakość obrazów oraz terminologii stosowanej w czasie ich opisów; w drugim omówiono współczesne możliwości prezentacji wyników badań.

Zasadnicza, szczegółowa część podręcznika podzielona jest na sześć rozdziałów. Kolejno została przedstawiona anatomia radiologiczna głowy, szyi. klatki piersiowej, brzucha i narządów miednicy, kończyny dolnej i kończyny górnej. Każdy z wymienionych rozdziałów składa się z trzech części. Są to:

• Wskazówki metodyczne, które informują czytelnika o racjonalnym wykorzystaniu różnych metod badania w obrazowaniu narządów lub okolic ciała będących przedmiotem zainteresowania. Z punktu widzenia praktycznego wiedza na temat skuteczności rozpoznawczej stosowanej metody w zależności od wstępnego rozpoznania ma istotne znaczenie. Umożliwia skrócenie procesu rozpoznawczego i obniżenie jego kosztów. Pod pojęciami: „badanie podstawowe”, „metoda pierwszoplanowa” lub „badanie z wyboru” rozumiemy badanie obrazowe charakteryzujące się najwyższą zdolnością oceny szczegółów anatomicznych i stosunków topograficznych. Mogą to być dwie lub trzy metody o podobnej efektywności. Wówczas mogą one być stosowane alternatywnie w zależności od kosztów badania, dostępu do aparatury lub doświadczenia.

• Szczegółowy atlas anatomii stanowi najważniejszą część podręcznika. Prezentowane są obrazy anatomiczne uzyskane za pomocą rentgenodiagnostyki konwencjonalnej, angiografii, tomografii komputerowej, rezonansu magnetycznego, ultrasonografii i scyntygrafii. Ta ostatnia metoda w zasadzie jest badaniem czynnościowym i nie ma większego znaczenia w ocenie stanu anatomicznego narządów. Badania TK i MR prezentowane są jako rekonstrukcje w płaszczyznach: poprzecznej, strzałkowej i czołowej, czasem jako prezentacje innego typu.

• W trzeciej części czytelnik znajdzie informacje dotyczące prawidłowych wartości pomiarowych wybranych struktur anatomicznych lub ich wzajemnych relacji. Źródłem danych jest dostępne nam piśmiennictwo, które podajemy na końcu części szczegółowej podręcznika.

W praktyce lekarskiej badania obrazowe mają zwykle charakter celowany. W zależności od wstępnego rozpoznania dotyczą określonego obszaru anatomicznego lub narządu. W skorowidzu umieszczonym na końcu podręcznika staraliśmy się uwzględnić ten sposób postępowania rozpoznawczego. Tak więc np. przy haśle „oczodół i jego zawartość” czytelnik znajdzie numery stron, na których są informacje dotyczące wyboru najbardziej efektywnej metody lub metod badania, atlas ilustrujący anatomię tej okolicy oraz wartości pomiarowe struktur mieszczących się w tym obszarze. Uważamy, że podejście takie ułatwi korzystanie z podręcznika.

Główni adresaci podręcznika

Opracowanie adresowane jest przede wszystkim do lekarzy odbywających specjalizację w dziedzinie radiologii i diagnostyki obrazowej. Anatomia zajmuje ważne miejsce w nauczaniu zawodu, gdyż stanowi podstawę interpretacji badań obrazowych. Omawiane zagadnienia są również przedmiotem nauczania na wydziałach lekarskich oraz licencjackich, szczególnie elektroradiologii, pielęgniarstwa, medycyny ratunkowej i rehabilitacji. Nowoczesny atlas anatomii radiologicznej często ułatwia ocenę wyników badań i jest pomocny w pracowniach i zakładach diagnostyki obrazowej. Wskazówki metodyczne mogą służyć pomocą lekarzom rodzinnym przy wyborze najbardziej racjonalnego postępowania rozpoznawczego. Lekarze różnych specjalności, którzy coraz częściej stykają się z badaniami obrazowymi, mają szansę zapoznania się z przykładami nowoczesnej prezentacji ich wyników. Wiedza na temat postępów w tej dziedzinie ułatwi komunikację między klinicystami i radiologami. Jesteśmy przekonani, że opracowana przez nas pozycja cieszyć się będzie szerokim zainteresowaniem w środowisku medycznym.

Podziękowania

Ilustracje do tej książki tylko w części pochodzą z własnych zasobów archiwalnych autorów. Większość materiału ilustracyjnego uzyskaliśmy dzięki uprzejmości przedstawicieli firm produkujących aparaturę medyczną: inż. Artura Synowieckiego i inż. Tadeusza Hajdera (Siemens), inż. Artura Marciniaka i inż. Grzegorza Sychorzyriskiego (Medison), inż. Jacka Brzezińskiego i inż. Piotra Seweryńskiego (GE), inż. Wojciecha Sikory i inż. Sławka Zubkiewicza (Toshiba) oraz dr. Witolda Stelmaszczyka (Philips), za co wyrażamy nasze gorące podziękowania.

Osobno pięknie dziękujemy: prof. dr. hab. med. Leszkowi Królickiemu za obrazy scyntygrafii, dr Barbarze Larysz za obrazy echokardiografii, dr. Robertowi Józwie za obrazy angiografii wieńcowej, dr Barbarze Góreckiej za obrazy pantomografii, dr. Adamowi Koryzmie za obrazy przysadki, a inż. Stanisławowi Camelli z firmy Fuji za obrazy rentgenowskie w systemie radiologii cyfrowej.

Za wydatną pomoc w kompletowaniu i opracowaniu materiałów zdjęciowych do podręcznika również gorąco dziękujemy naszym współpracownikom: dr Katarzynie Zasadzie-Cedro, dr. Krzysztofowi Jurczykowi, inż. Ewie Tyc, st. tech. Grzegorzowi Machalskiemu i st. tech. Maciejowi Męcińskiemu z Zakładu Diagnostyki Obrazowej Wojewódzkiego Szpitala Zespolonego w Szczecinie oraz pani Barbarze Dąbrowskiej i pani Katarzynie Roburskiej z II Zakładu Radiologii Klinicznej AM w Warszawie.

Panu mgr. Włodzimierzowi Piątkowi wdzięczni jesteśmy za staranne wykonanie prac fotograficznych.

AutorzyPODSTAWY INTERPRETACJI BADAŃ OBRAZOWYCH

Rentgenodiagnostyka konwencjonalna

Promienie rentgenowskie stosowane są w diagnostyce medycznej od ponad 100 lat. Przechodząc przez materię, ulegają pochłanianiu i rozproszeniu. Wielkość osłabienia promieniowania X zależy od:

• energii promieniowania,

• efektywnej liczby atomowej różnych związków tworzących tkanki,

• ich względnej gęstości,

• grubości obiektu.

Miękkie promieniowanie, do 70 kV, ulega osłabieniu głównie dzięki zjawisku pochłaniania (zjawisko fotoelektryczne), a twarde, ponad 100 kV, jest źródłem dużego rozproszenia (rozproszenie Comptona, rozproszenie spójne).

W radiologii konwencjonalnej promienie X emitowane przez lampę rentgenowską przechodzą przez ciało pacjenta, a efekt osłabienia rejestrowany jest na halogenosrebrowej błonie rentgenowskiej lub na detektorze innego typu, umożliwiającym cyfrowy zapis osłabienia. Tradycyjnie przyjęto, że elementy anatomiczne pochłaniające promieniowanie w znacznym stopniu (hiperdensyjne) są jasne (elementy kostne, zęby, fizjologiczne zwapnienia). Struktury anatomiczne zawierające powietrze osłabiają promieniowanie w niewielkim stopniu (hipodensyjne) i są ciemne (powietrze płuca, zatoki oboczne nosa, jelita wypełnione gazami, tchawica). Narządy miąższowe i tkanki miękkie oraz wypełnione krwią naczynia wykazują jednakowy, średni stopień pochłaniania promieni X i nie są rozpoznawalne jako samodzielne struktury anatomiczne.

Obraz narządu na zdjęciu rentgenowskim zależy w dużej mierze od geometrii wiązki promieniowania. Jej rozbieżny kształt powoduje, że fotografowany element anatomiczny ulega powiększeniu. Niekorzystnym zjawiskiem jest również sumowanie się cieni różnych struktur anatomicznych znajdujących się w osi wiązki promieniowania. Aby zapobiec zniekształceniom obrazu, zdjęcie rentgenowskie trzeba wykonać z dużej odległości (≥ 100 cm), w dwóch prostopadłych do siebie projekcjach (w płaszczyźnie czołowej i strzałkowej).

Angiografia

Angiografia polega na wstrzyknięciu rozpuszczalnego w wodzie jodowego środka cieniującego do układu naczyniowego i rejestracji przepływu krwi cieniującej w postaci analogowej (halogenosrebrowa błona rentgenowska, taśma filmowa) lub cyfrowej. Środek cieniujący wstrzykuje się przez cewnik wprowadzony do tętnicy lub żyły po nakłuciu przezskómym, najczęściej tętnicy udowej. Zastosowanie cewników, które widoczne są w czasie prześwietlenia, umożliwia wprowadzenie ich szczytu do obszaru naczyniowego będącego przedmiotem zainteresowania. W zależności od miejsca wstrzyknięcia środka cieniującego mówi się o angiokardiografii, aortografii, arteriografii wybiórczej odpowiedniej tętnicy lub flebografii. Po dotętniczym podaniu preparatu we wczesnej fazie badania widoczne są tętnice, następnie krew cieniująca dociera do zaopatrywanego przez badaną tętnicę narządu, co powoduje jego wzmocnienie kontrastowe. W fazie późnej uwidacznia się odpływ żylny.

Szczególną prezentacją naczyń jest cyfrowa angiografia subtrakcyjna. Obraz badanego obszaru naczyniowego rejestruje się dwa razy: przed podaniem środka cieniującego i po jego podaniu. Jeśli dane uzyskane w czasie pierwszej ekspozycji (maska) zamienione zostaną z negatywu na pozytyw, a następnie zestawione z drugą ekspozycją w postaci negatywu, wszystkie elementy anatomiczne otaczające naczynia zostaną wyeliminowane. W rezultacie otrzymuje się obraz przedstawiający wyłącznie badany układ naczyniowy.

Angiografia głównie ze względu na wysoką zdolność rozdzielczą przestrzenną i kontrastową do dziś uznawana jest w badaniach naczyń za ..złoty standard”. Jest to jednak metoda inwazyjna i gorzej znoszona przez pacjentów niż USG, TK czy MR.

Tomografia komputerowa

Tomografia komputerowa (TK), podobnie jak konwencjonalna rentgenodiagnostyka, wykorzystuje właściwości promieniowania rentgenowskiego. Stanowi jednak istotny postęp w obrazowaniu anatomii człowieka. Założenia konstrukcyjne zestawu można sprowadzić do następujących zasadniczych punktów:

• Promieniowanie X emitowane jest przez lampę rentgenowską, która stałym ruchem okrężnym obraca się wokół długiej osi badanego.

• Osłabienie promieniowania po przejściu przez ciało pacjenta rejestrowane jest za pomocą detektorów rozmieszczonych wzdłuż obwodu obrotu lampy. Obecnie stosuje się wielorzędowe układy detektorów, które umożliwiają w czasie jednego obrotu lampy otrzymanie kilkunastu do kilkudziesięciu przekrojów ciała.

• W czasie badania stół, na którym ułożony jest pacjent, przesuwa się w wyznaczonym tempie i zakresie prostopadle do płaszczyzny obrotu lampy.

Przedstawiony system pozwala w krótkim czasie uzyskać olbrzymią ilość informacji pomiarowych. Można je wykorzystać nie tylko do rekonstrukcji pojedynczej warstwy przekroju ciała, ale również do wielopłaszczyznowego przedstawienia anatomii badanego bloku tkankowego. Po dożylnym podaniu środka cieniującego wzrasta współczynnik pochłaniania promieni X przez krew, co umożliwia ocenę jam serca i obwodowego układu naczyniowego. Mówimy wówczas o angiografii TK (angio-TK). Dodatkową zaletą metody jest zdolność do pomiarów współczynnika pochłaniania promieni X przez różne elementy anatomiczne. Przyjęta skala Hounsfielda zakłada, że tkanka kostna ma współczynnik pochłaniania około +1000 jednostek Hounsfielda (jH), woda – 0 jH, a powietrze około -1000 jH. Orientacyjne współczynniki pochłaniania różnych tkanek przedstawiono w tabeli 1.

Tomografia komputerowa charakteryzuje się znacznie większą zdolnością rozdzielczą kontrastową niż konwencjonalna rentgenodiagnostyka. Większe są zatem jej możliwości odzwierciedlenia anatomii człowieka. Podobnie jak w rentgenodiagnostyce struktury silniej osłabiające promieniowanie (hiperdensyjne) ujawniają się na obrazie jako jasne, natomiast te, które są bardziej przenikliwe dla promieni X (hipodensyjne), jako ciemne. Ze względu na szeroką skalę szarości, jaką operuje metoda, w celu lepszego uwidocznienia zbiorników powietrza i płuc, tkanek miękkich oraz kości wykorzystuje się różne poziomy przenoszenia kontrastów (levels) oraz różny ich zakres (window). Przykładowe ich wartości przedstawiono w tabeli 2.

Tabela 1

Liniowy współczynnik pochłaniania różnych tkanek w skali Hounsfielda

Rodzaj tkanki (narządu), substancji

Liniowy współczynnik pochłaniania

od

do

Powietrze

-1000

Płuca

-900

-170

Tkanka tłuszczowa

-100

-25

Woda

0

Nadnercze

+5

+20

Trzustka

+5

+30

Nerka

+30

+50

Wątroba

+20

+75

Świeżo wynaczyniona krew

+80

+90

Tkanka kostna

+300

+1000

Tabela 2

Orientacyjne wartości poziomu i okna w czasie badania różnych tkanek

+--------------------------+-----------------------+-----------------------+
| Rodzaj badanej struktury | Poziom | Okno |
+--------------------------+-----------------------+-----------------------+
| Tkanki miękkie | 30-40jH | 300-400jH |
| | | |
| Płuca | od -500 do -700jH | 1200-1600jH |
| | | |
| Tkanka kostna | 700-850jH | 3000-4000 jH |
+--------------------------+-----------------------+-----------------------+

Pewną rolę w ocenie szczegółów anatomicznych narządu odgrywa również algorytm rekonstrukcji obrazu. W czasie badania narządów miąższowych i części miękkich wykorzystuje się algorytm standardowy, natomiast budowę beleczkową kości oraz strukturę płuc bada się z wykorzystaniem algorytmu kostnego wysokiej rozdzielczości.

Po dożylnym podaniu rozpuszczalnego w wodzie jodowego środka cieniującego uwidacznia się układ naczyniowy, a większość narządów miąższowych ulega wzmocnieniu kontrastowemu. W zależności od relacji czasowych między wstrzyknięciem preparatu a uruchomieniem aparatu odróżnia się trzy fazy badania.

• We wczesnej fazie badania (12-25 sekund) od początku wstrzyknięcia można uwidocznić tętnice. Czas dopływu krwi cieniującej do tętnicy będącej przedmiotem zainteresowania ustala się na podstawie doświadczenia za pomocą próbnego wstrzyknięcia środka cieniującego lub specjalnego urządzenia rejestrującego automatycznie wzrost liniowego współczynnika pochłaniania w badanym obszarze naczyniowym.

• W okresie 50-90 sekund od początku wstrzyknięcia krew cieniująca powoduje wzmocnienie kontrastowe większości narządów. Mówi się wówczas o miąższowej fazie badania.

• W trzeciej fazie badania widoczny jest odpływ żylny.

Uwidocznienie światła jelit możliwe jest po wypełnieniu ich wodą, powietrzem lub środkiem cieniującym.

Rezonans magnetyczny

Badanie rezonansu magnetycznego (MR) polega na wykorzystaniu rezonansowego oddziaływania fal o częstotliwości radiowej na protony znajdujące się w polu magnetycznym i rejestracji związanych z tym zjawisk energetycznych. W czasie obrazowania ciała ludzkiego procesy te dotyczą głównie protonów wodoru.

Po umieszczeniu pacjenta w polu magnetycznym o indukcji 0,2-2,0 tesli (T), w pierwszej fazie badania osie magnetyczne protonów ustawiają się równolegle do linii pola zewnętrznego. Większa ich liczba skierowana jest zgodnie z biegunami tego pola, mniejsza – w kierunku przeciwnym. Pojawia się tzw. magnetyzacja podłużna. Pod wpływem fali radiowej, o częstotliwości równej częstotliwości precesji protonów, magnetyzacja podłużna zanika, a pojawia się magnetyzacja poprzeczna, której wektor w różnym stopniu odchyla się w stosunku do linii zewnętrznego pola magnetycznego.

Po wyłączeniu impulsu następuje okres relaksacji – układ wraca do równowagi energetycznej. Magnetyzacja podłużna wzrasta ze stałą czasową T₁ (czas relaksacji podłużnej). Równocześnie zanika magnetyzacja poprzeczna ze stałą czasową T₂ (czas relaksacji poprzecznej). Ten ostatni proces indukuje impuls elektryczny, co pozwala mierzyć jego intensywność. W obrazowaniu MR przyjęto, że sygnał silny odpowiada na zdjęciach obszarom jasnym, a sygnał słaby obszarom ciemnym.

Intensywność sygnału zależy od wielu czynników, między innymi od budowy biochemicznej i anatomicznej badanej warstwy oraz od czasów relaksacji T₁ i T₂, czyli od wyboru odpowiedniej sekwencji impulsów. Spośród najczęściej stosowanych należy wymienić:

• Sekwencję echa spinowego, która składa się z dwóch impulsów odchylających zbiorczy wektor magnetyzacji o 90° i 180°. Echo spinowe (sygnał) pojawia się po czasie TE od pobudzenia impulsem 90°. Czas między dwoma impulsami echa spinowego określany jest jako TR. W zależności od wartości TE i TR otrzymuje się obrazy T₁ lub T₂-zależne (tab. 3).

• Metody echa gradientowego pozwalają znacznie skrócić czas badania. Są powszechnie stosowane, gdyż zmniejszają wpływ nieostrości ruchowej związanej z czynnością serca i oddychania. Ich cechą charakterystyczną są: odchylenie zbiorczego wektora magnetyzacji o mały kąt w zakresie 10-35°, krótki czas repetycji ~ 40 ms oraz wykorzystanie jako impulsu dodatkowego zmiennego pola gradientowego po okresie TE od impulsu pobudzającego. Obrazy T₁ lub T₂-zależne otrzymuje się w zależności od kąta odchylenia wektora magnetyzacji i czasu TE (tab. 4).

• Na obrazach T₁-zależnych sygnał jest tym silniejszy (hiperintensywny), im krótszy jest czas relaksacji. W obszarach tych wzrasta jasność obrazu. Przy długim czasie relaksacji T₁ obraz jest ciemny, co oznacza słaby sygnał (hipointensywny). Z odwrotną sytuacją ma się do czynienia, gdy otrzymywany jest obraz T₂-zależny. Tkanki o długim czasie relaksacji będą emitować sygnał hiperintensywny i będą jaśniejsze, natomiast tkanki o krótkim czasie relaksacji T₂ emitują słaby sygnał (hipointensywny) i będą ciemniejsze. Zależności te zostały zestawione w tabeli 5.

Ocena budowy ciała ludzkiego za pomocą MR jest trudniejsza niż przy posługiwaniu się innymi współcześnie stosowanymi metodami obrazowymi. Ostateczny wynik badania zależy bowiem w dużej mierze od stosowanej sekwencji impulsów (program badania). Przed przystąpieniem do interpretacji obrazów dobrze jest zatem upewnić się, czy ma się do czynienia z obrazami T₁ czy T₂-zależnymi. Podstawowe dane charakteryzujące sekwencje badania wydrukowane są na marginesie każdego zdjęcia.

Orientacyjne zestawienie intensywności sygnałów pochodzących z różnych tkanek w zależności od czasów relaksacji ilustruje tabela 6.

Tabela 3

Obrazy otrzymywane metodą echa spinowego

+-------------------------+------------------------+-----------------------+
| | Krótki czas TE < 30 ms | Długi czas TE > 80 ms |
+-------------------------+------------------------+-----------------------+
| Krótki czas TR < 500 ms | obraz T,-zależny | obraz mieszany |
| | | |
| Długi czas TR > 1500 ms | obraz PD-zależny* | obraz T₂-zależny |
+-------------------------+------------------------+-----------------------+

* PD – obraz zależny od gęstości protonowej. Gęstość protonowa wpływa na intensywność sygnału na obrazach T₁-zależnych.

Tabela 4

Obrazy otrzymywane metodą echa gradientowego

+----------------------------+-----------------------------------+-----------------------+
| Echo gradientowe | Krótki czas TE = 8 ms | Długi czas TE = 30 ms |
+----------------------------+-----------------------------------+-----------------------+
| Mały kąt odchylenia 5-30° | obraz PD-zależny obraz T₁-zależny | obraz T₂-zależny |
| | | |
| Duży kąt odchylenia 50-90° | | obraz mieszany |
+----------------------------+-----------------------------------+-----------------------+

Tabela 5

Zależność między intensywnością sygnału a czasami relaksacji T₁ i T₂

----------------- ------------------------------------- -------------------------------------
Czas relaksacji Obraz T₁-zależny Obraz T₂-zależny
Krótki sygnał hiperintensywny tkanka jasna sygnał hipointensywny tkanka ciemna
Długi sygnał hipointensywny tkanka ciemna sygnał hiperintensywny tkanka jasna
----------------- ------------------------------------- -------------------------------------

Tabela 6

Orientacyjne zestawienia sygnałów MR z różnych tkanek w zależności od czasów relaksacji T₁ i T₂

+-----------------------+---------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------+
| Charakter sygnału | Obraz z przewagą T₁ | Obraz z przewagą T₂ |
+-----------------------+---------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------+
| Silny – jasny | szpik kostny tkanka tłuszczowa | płyn jednorodny |
+-----------------------+---------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------+
| Średni – szary | wątroba śledziona trzustka nerka mięśnie płyny niejednorodne | wątroba śledziona trzustka nerka mięśnie szpik kostny tkanka tłuszczowa płyny niejednorodne |
+-----------------------+---------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------+
| Słaby – ciemny | kości | tkanka kostna złogi wapniowe powietrze |
| | | |
| | złogi wapniowe powietrze płynąca krew w naczyniach płyny jednorodne | |
+-----------------------+---------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------+

Magnetyczny rezonans odgrywa ważną rolę w badaniach układu naczyniowego. Mówi się wówczas o angiografii rezonansu magnetycznego MRA; angio-MR).

Obecnie wykorzystuje się kilka technik umożliwiających badanie układu naczyniowego za pomocą MR. Można je podzielić na dwie zasadnicze grupy: bez stosowania środka cieniującego i po wzmocnieniu kontrastowym. Do pierwszej z nich należą:

• Angiografia czasu przepływu (time of flight – TOF). Dzięki odpowiedniemu doborowi sekwencji uzyskuje się saturację (redukcję) sygnału tkanek stacjonarnych stanowiących tło i wzmocnienie sygnału krwi napływającej do badanego obszaru. W technice 2D obrazuje się kolejne warstwy przebiegające poprzecznie do naczynia, w technice 3D przedstawia się budowę bloku tkankowego. Technika TOF ma kilka istotnych wad. Są to trudności w obrazowaniu dużych obszarów ciała, wolno płynącej krwi, a także generowanie przez skrzepimy silnego sygnału w obrazach T₁-zależnych, naśladującego płynącą krew. Problemy stwarza również przepływ turbulentny charakteryzujący się osłabionym sygnałem w porównianiu z przepływem laminamym. Może to prowadzić do fałszywego rozpoznania zwężenia lub niedrożności naczynia. Wskaźniki skuteczności rozpoznawczej metody TOF nie są zadowalające, szczególnie w obrazowaniu naczyń obwodowych.

• Angiografia kontrastu fazy (phase contrast – PC). Okazało się. że ruch obrotowy protonów wokół własnej osi (spin), poruszających się w polu badania, np. we krwi, cechuje się przesunięciem fazowym w porównaniu do protonów stacjonarnych. Aby wykryć przepływ we wszystkich naczyniach przebiegających w różnych kierunkach, należy wykonać badanie czterokrotnie: jeden raz bez gradientu kodującego przepływ i trzykrotnie z gradientami kodującymi przepływ w trzech różnych płaszczyznach. Oprócz informacji anatomicznych, technika PC pozwala uzyskać mapy przepływu, na których intensywność sygnału zależy od prędkości przepływu krwi. Technikę PC, podobnie jak technikę TOF, można stosować w odmianie 2D lub 3D. Jej zaletą jest silniejsza supresja (tłumienie sygnału) tkanek stacjonarnych i uzyskanie obrazów o lepszej rozdzielczości kontrastowej. PC umożliwia również odróżnienie skrzepliny od płynącej krwi. Istotną wadą tej techniki jest długi czas badania. Skuteczność rozpoznawcza metody jest nieco większa niż techniki TOF.

• Technika czarnej krwi (black blood techniąue). Polega na zastosowaniu T₂-zależnej sekwencji szybkiego echa spinowego, w której płynąca krew charakteryzuje się bardzo małą intensywnością sygnału – jest czarna na obrazach. W technice tej uwidacznia się dobrze ściana naczynia.

• Technika FISP (true fast imaging with steadystate precession). Uzyskane obrazy nie są typowymi T₁ lub T₂-zależnymi, lecz są to obrazy pośrednie ze wzmocnionym (jasnym) sygnałem płynącej krwi. Do przeprowadzenia badania konieczna jest nowoczesna aparatura, ze względu na bardzo krótkie czasy repetycji i echa, które można uzyskać za pomocą silnych, szybko narastających gradientów. Ze względu na krótki czas badania, obrazy pozbawione są artefaktów ruchowych i można je wykonywać podczas swobodnego oddychania. Przedstawiona sekwencja pozwala uzyskać najwyższej jakości obrazy układu naczyniowego spośród uzyskanych innymi technikami niewymagającymi wzmocnienia kontrastowego. Ustępuje jednak wynikom uzyskanym za pomocą angiografii MR wzmocnionej kontrastem.

Obecnie uważa się, że najskuteczniejszą metodą badania układu naczyniowego za pomocą MR jest angiografia po dożylnym podaniu paramagnetycznych środków kontrastowych. Są to preparaty, których podstawowym składnikiem jest gadolin, pierwiastek ziem rzadkich należący do lantanowców. Ich szczególną zaletą jest to, że wielokrotnie (10-25 razy) skracają czas relaksacji T_(P) w wyniku czego znacznie wzmacniają sygnał MR w obrazach T₁-zależnych. Podane do układu krążenia przenikają do przestrzeni międzykomórkowej i szybko wydalane są przez nerki.

W badaniach naczyniowych wykorzystuje się preparaty o stężeniu 0,5-1,0 mol, wstrzykując je w dawce 0,2-0,3 mmol/kg masy ciała. Badanie rozpoczyna się w momencie najwyższego stężenia preparatu w badanym obszarze naczyniowym. Czas transportu środka kontrastowego z miejsca wstrzyknięcia (żyła łokciowa) do okolicy będącej przedmiotem zainteresowania zależy od wielu czynników i jest podstawowym warunkiem uzyskania wyników na odpowiednim poziomie technicznym. Wyznaczenie optymalnego odstępu czasowego między początkiem iniekcji a początkiem badania uwzględnia trzy sposoby. Są to:

• ocena szacunkowa wynikająca z doświadczenia,

• próba iniekcji małej ilości środka kontrastowego umożliwiająca określenie czasu transportu preparatu,

• automatyczne monitorowanie stężenia środka kontrastowego w obszarze zainteresowania za pomocą urządzenia sprzężonego z zestawem.

Badanie MRA wykonuje się, wykorzystując szybkie sekwencje echa gradientowego (3D spoiled GRE). Dzięki stosowaniu cienkich warstw (< 2 mm) uzyskuje się dobrą zdolność rozdzielczą przestrzenną. Wprowadzenie techniki obrazowania równoległego (SENCE, GRAPPA). umożliwiającej jednoczesne uzyskiwanie obrazów z kilku elementów wielokanałowych cewek odbiorczych, skróciło czas badania do 2-6 sekund, co pozwala uzyskać obrazy w różnych fazach przepływu środka kontrastowego: tętniczej, miąższowej i żylnej (MRA wielofazowa).

Ultrasonografia

Ultrasonografia (USG) w diagnostyce medycznej wykorzystuje ultradźwięki w zakresie 2-10 MHz oraz akustyczne właściwości tkanek miękkich. Głowica aparatu jest jednocześnie nadajnikiem i odbiornikiem. Przetwornik piezoelektryczny emituje ultradźwięki, które w ciele człowieka ulegają absorpcji, rozproszeniu i odbiciu na granicy dwóch ośrodków o różnej impedancji akustycznej. Odbite impulsy są rejestrowane przez głowicę i wzmacniane. Kolejne etapy to rejestracja danych w postaci cyfrowej i rekonstrukcja obrazu w postaci dwuwymiarowej (prezentacja B), a ostatnio również trójwymiarowej. Obraz wyświetlany jest na ekranie monitora w czasie rzeczywistym.

W ocenie budowy ciała ludzkiego należy uwzględnić następujące prawidłowości:

• Przestrzenie powietrzne i tkanka kostna w zasadzie nie przewodzą fal ultradźwiękowych i badanie położonych za nimi struktur jest niemożliwe.

• W zależności od echogeniczności tkanek odróżnia się struktury hiperechogeniczne (kość, fizjologiczne i patologiczne zwapnienia, tkanka tłuszczowa) powodujące jaśniejsze echa niż tkanki sąsiednie. Tkanki ujawniające się jako ciemniejsze od otaczających określane są jako hipoechogeniczne (zbiorniki płynu, węzły chłonne).

• Narządy miąższowe (wątroba, śledziona, kora nerki, mięśnie) są w obrazach USG w różnym stopniu szare z licznymi echami wewnętrznymi.

• Struktury wolne od echa (bezechogeniczne) to np.: pęcherz moczowy, żółć w pęcherzyku żółciowym, płyn mózgowo-rdzeniowy w komorach mózgu.

• Cień akustyczny jest to zmniejszenie echogeniczności tkanek położonych poza strukturą powodującą znaczne osłabienie wiązki fal ultradźwiękowych. Zasadniczą rolę odgrywa tu zjawisko odbicia i tłumienie intensywności fal.

• Wzmocnienie akustyczne jest zjawiskiem przeciwnym do cienia akustycznego. Charakteryzuje się zwiększoną echogenicznością tkanek leżących za strukturą tłumiącą fale akustyczne w niewielkim stopniu.

• W przeciwieństwie do innych metod obrazowych w badaniu USG nie przestrzega się stałych płaszczyzn projekcji, dzięki czemu narządy mogą być widoczne pod różnym kątem. Wymaga to pewnego doświadczenia w interpretacji stosunków topograficznych.

Ultrasonografia dopplerowska wykorzystuje zjawisko polegające na zmianie częstotliwości sygnału odbijającego się od elementów poruszających się w stosunku do sondy emitującej ultradźwięki. Badanie dogrywa istotną rolę w obrazowaniu poruszających się zgodnie z prądem krwi zawartych w niej elementów morfotycznych. Pozwala określić szybkość, kierunek i charakter przepływu krwi. Jest to ważna metoda badania serca i układu krążenia.

Scyntygrafia

Izotopowe badanie diagnostyczne polega na wprowadzeniu substancji promieniotwórczych do tkanek i narządów, zwykle po dożylnym ich podaniu, a następnie rejestracji promieniowania gamma za pomocą detektorów umieszczonych na zewnątrz pacjenta. W badaniach scyntygraficznych wykorzystuje się zjawisko pojedynczego fotonu lub emisji pozytonowej (PET). Wymienione metody w zasadzie nie są stosowane do obrazowania budowy anatomicznej ciała. Mają natomiast istotne znaczenie w ocenie czynności narządów i procesów metabolicznych w organizmie. Fakt ten usprawiedliwia poświęcenie niewiele miejsca w tym podręczniku badaniom scyntygraficznym.

Prezentacja wyników badań

W technikach obrazowych, których podstawą są poprzeczne przekroje (TK, MR), istnieją dwa sposoby prezentacji wyników badań. Pierwszy z nich polega na analizie poszczególnych przekrojów ciała. Szybki przegląd często bardzo dużej liczby obrazów ułatwia specjalne stanowisko pracy, tzw. stacja diagnostyczna (work station). Kolejną formą, coraz bardziej akceptowaną w praktyce, jest prezentacja obrazów przetworzonych. Ich wtórna rekonstrukcja odbywa się zwykle zgodnie z programem opracowanym przez producenta zestawu. Zasadniczym celem procesu jest zwiększenie możliwości rozpoznawczych i ułatwienie komunikacji między radiologami i klinicystami. Obecnie najczęściej wykorzystuje się niżej przedstawione rodzaje prezentacji badań.

• Rekonstrukcja wielopłaszczyznowa (multiplanar reconstruction – MPR) – należy do podstawowych prezentacji. Obrazy przekrojów ciała demonstrowane są w dowolnej płaszczyźnie, głównie w płaszczyznach: czołowej i strzałkowej. Prezentacje tego typu ułatwiają ocenę stosunków anatomicznych i topograficznych.

• Projekcja maksymalnej intensywności (maximum intensity projection – MIP) – odzwierciedla wyłącznie piksele reprezentujące obszary o określonym współczynniku pochłaniania promieni X. Zwykle ze zbioru danych wyodrębnia się te, które odpowiadają wysokiej wartości jednostek Hounsfielda. Metoda znajduje szczególne zastosowanie w obrazowaniu układu naczyniowego. Wypełnione krwią cieniujące tętnice uwidaczniają się bez otaczających je struktur anatomicznych podobnie jak w czasie cyfrowej angiografii subtrakcyjnej.

• Cieniowane odwzorowanie powierzchni (shaded surface display – SSD) – polega na równoczesnym wyznaczeniu wartości progowej wokseli. eliminacji wokseli o niższym sygnale oraz odwzorowaniu wokseli napotkanych jako pierwsze na drodze obserwatora. Algorytm ten uwypukla zarysy zewnętrzne narządów (naczynia, jelita) i daje wrażenie obrazu trójwymiarowego z dobrym odzwierciedleniem stosunków topograficznych.

• Odwzorowanie objętości (volume rendering -VR) – polega na przypisaniu tkankom odpowiedniego stopnia przejrzystości. Prezentacja pozwala jednocześnie zobrazować wiele narządów badanego bloku tkankowego w wybranej projekcji.

• Wirtualna endoskopia (virtual endoscopy – VE) – pozwala odzwierciedlić wewnętrzną powierzchnię narządów rurowych (przewód pokarmowy, układ tchawiczo-oskrzelowy, naczynia, drogi wyprowadzające mocz, drogi żółciowe). Równocześnie obserwator może zmienić pole widzenia i kąt obserwacji.

• Przypisanie wokselom odpowiedniego koloru, w zależności od reprezentowanego współczynnika pochłaniania promieni X, umożliwia otrzymanie obrazów barwnych.

Przekształcanie danych pierwotnych według wymienionych algorytmów może być źródłem artefaktów. Wcześniejsza ocena danych pierwotnych oraz znajomość anatomii i patomorfologu zapobiega ich powstawaniu.GŁOWA

Wskazówki metodyczne

• Konwencjonalne zdjęcie rentgenowskie czaszki

Konwencjonalne, przeglądowe zdjęcia rentgenowskie czaszki wykonuje się w płaszczyźnie czołowej, strzałkowej, jako zdjęcia półosiowe potyliczno-czołowe oraz zdjęcie podstawy czaszki. Umożliwiają one rozpoznanie zmian kostnych, ocenę kształtu i wielkości siodła tureckiego, a także uwidocznienie fizjologicznych i patologicznych zwapnień, ciał obcych metalicznych i powietrza w jamie czaszki.

• Mózgowie i struktury otaczające

Tomografia komputerowa i rezonans magnetyczny są pierwszoplanowymi metodami badania. Obie metody pozwalają odzwierciedlić budowę anatomiczną mózgu, naczynia mózgowia (angio-TK, angio-MR), perfuzję krwi przez tkankę mózgową, nerwy czaszkowe (MR) i mapę czynnościową mózgu (MR). Szczególne zalety MR to większa zdolność rozdzielcza w obrazowaniu tkanek miękkich, większa zdolność do obrazowania zawartości tylnego dołu czaszki i okolicy podstawy czaszki oraz nieinwazyjny charakter badania nienarażający pacjenta na niekorzystne działanie promieniowania jonizującego.

Ultrasonografia przezciemiączkowa, wykonywana za pomocą sond o częstotliwości 3,5-7,0 MHz, znajduje zastosowanie u noworodków i małych dzieci, w okresie przed zarośnięciem ciemiączek. Szczególnie dobrze uwidacznia układ komorowy mózgu i struktury okołokomorowe.

Ultrasonografia przezczaszkowa z dostępu skroniowego lub przezoczodołowego z zastosowaniem metody Dopplera służy do pomiarów przepływu krwi w dużych tętnicach wewnątrzmózgowych; pozwala monitorować przepływy mózgowe.

• Układ naczyniowy mózgu

Konwencjonalna arteriografia mózgowa zwykle wykonywana jest techniką cyfrowej angiografii subtrakcyjnej; badanie rzadko stosowane w celach rozpoznawczych. W zasadzie stanowi ona integralną część zabiegów wewnątrznaczyniowych: embolizacji i angioplastyki. Najczęściej wykonywana jest drogą cewnikowania tętnic szyjnych i(lub) kręgowych po nakłuciu tętnicy udowej. Serię zdjęć wykonuje się po wybiórczym podaniu 5-8 cm³ jodowego środka cieniującego.

• Oczodół i jego zawartość

Do podstawowych metod badania należą ultrasonografia, rezonans magnetyczny i tomografia komputerowa.

Ultrasonografia jest pierwszoplanową metodą obrazowania gałki ocznej. Służy do rozpoznawania jej struktur wewnętrznych i pomiarów. USG dopplerowska pozwala ocenić przepływy w naczyniach gałki ocznej.

Rezonans magnetyczny bardzo dobrze odzwierciedla struktury wewnątrzoczodołowe.

Tomografia komputerowa umożliwia dokładną ocenę ścian kostnych oczodołu. Dobrze odzwierciedla również główne struktury wewnątrzoczodołowe: gałkę oczną, nerw wzrokowy i mięśnie gałki ocznej, szczególnie w przestrzeni pozagałkowej, gdzie są one otoczone tkanką tłuszczową. Badanie to wykonuje się po wyczerpaniu możliwości rozpoznawczych USG i MR. Postępowanie takie zapobiega uszkodzeniu narządu wzroku dużą dawką promieniowania X.

Konwencjonalne zdjęcie rentgenowskie oczodołów ma ograniczone znaczenie. Służy do wstępnej oceny ścian oczodołu.

• Część skalista kości skroniowej

Część skalista kości skroniowej jest najczęściej przedmiotem badania w chorobach narządu słuchu i równowagi.

Tomografia komputerowa o wysokiej rozdzielczości (HRCT) jest metodą pierwszoplanową, szczególnie w przypadkach utraty słuchu typu przewodzeniowego. Uwidacznia dobrze elementy kostne, w tym kosteczki słuchowe. Wirtualna endoskopia umożliwia szczegółową ocenę jamy bębenkowej.

Rezonans magnetyczny jest metodą z wyboru w rozpoznawaniu schorzeń przebiegających z utratą słuchu typu odbiorczego. Badanie to dobrze uwidacznia części miękkie: nerw przedsionkowo-ślimakowy i twarzowy oraz okolicę kąta mostowo-móżdżkowego.

Konwencjonalne zdjęcia rentgenowskie mają ograniczone możliwości rozpoznawcze. Najczęściej wykonuje się przezoczodołowe porównawcze zdjęcie piramid kości skroniowych, zdjęcie wyrostka sutkowego metodą Schullera i(lub) zdjęcie metodą Stenversa.

• Jama nosowa i zatoki przynosowe

Tomografia komputerowa w płaszczyźnie poprzecznej i(lub) półosiowej najdokładniej odzwierciedla struktury kostne twarzoczaszki.

Konwencjonalne, przeglądowe zdjęcie rentgenowskie często stanowi wstęp do badania jamy nosa i zatok przynosowych. Pozwala ocenić ich upowietrznienie, przebieg przegrody nosa, kość jarzmową i ściany kostne zatok.

• Narząd żucia

Wewnątrzustne, celowane zdjęcie rentgenowskie zęba jest jednym z najczęściej wykonywanych badań w radiologii stomatologicznej. Stosuje się projekcję izometryczną metodą Cieszyńskiego lub technikę kąta prostego. Obrazy poszczególnych zębów są dokładne i tylko nieznacznie powiększone; pozwalają precyzyjnie ocenić koronę zęba, jego korzeń oraz struktury otaczające badany ząb.

Pantomografia należy do podstawowych badań zewnątrzustnych. Jej zaletą jest możliwość uwidocznienia na jednym zdjęciu stanu uzębienia, stawów skroniowo-żuchwowych, dolnej części zatok szczękowych, żuchwy i podniebienia twardego.

Rentgenowskie zdjęcie konwencjonalne żuchwy wykonuje się w projekcjach skośnych (metodą Cieszyńskiego) i w rzucie tylno-przednim. Zdjęcie skośne służy do oceny gałęzi żuchwy, a zdjęcie tylno-przednie uwidacznia trzon żuchwy.

Konwencjonalna radiografia stawów żuchwowych polega na wykonaniu zdjęć w projekcji metodą Schullera przy otwartych i zamkniętych ustach. Badanie może być uzupełnione pantomografią. Radiologia konwencjonalna pozwala ocenić elementy kostne tworzące staw, ich symetrię i zakres ruchomości głowy wyrostka kłykciowego żuchwy w stosunku do powierzchni stawowej kości skroniowej.

Rezonans magnetyczny daje najlepsze wyniki podczas badania za pomocą systemu podwójnych cewek powierzchniowych, co pozwala na jednoczesne uwidocznienie obu stawów w czasie jednej akwizycji MR. Badanie umożliwia ocenę kształtu, wielkości i położenia krążka stawowego, a także czynności stawu w różnych fazach ruchu żuchwy.

Ultrasonografia jest pierwszoplanową metodą badania ślinianek. Prezentacje B w przekrojach poprzecznych i podłużnych oraz obrazowanie dopplerowskie w kolorze pozwala ocenić miąższ ślinianki i jej unaczynienie.

Rezonans magnetyczny jest uzupełniającą metodą badania ślinianek. Przekroje poprzeczne dobrze uwidaczniają struktury powierzchowne ślinianki przyusznej, podczas gdy przekroje czołowe uwidaczniają jej stosunek do podstawy czaszki i dużych pni naczyniowych przebiegających w sąsiedztwie.

• Części miękkie jamy ustnej

Ściany jamy ustnej tworzą policzki, podniebienie i język. Ultrasonografia jest wstępną metodą badania. Kość gnykowa i żuchwa stanowią punkty odniesienia.

Rezonans magnetyczny najlepiej odzwierciedla budowę anatomiczną tej okolicy.