Как работает компьютерная томография? - коротко
В аппарате создаётся пучок рентгеновского излучения, который вращается вокруг пациента, а детекторы фиксируют прошедшую через ткани интенсивность; эти данные обрабатываются компьютером, который восстанавливает тонкие поперечные срезы органов. Полученные изображения позволяют детально изучать внутреннюю структуру тела.
Как работает компьютерная томография? - развернуто
Компьютерная томография (КТ) — это метод визуализации, основанный на измерении интенсивности прохождения рентгеновского излучения через организм пациента и последующей цифровой обработке полученных данных. Сама процедура начинается с размещения пациента на подвижном столе, который медленно перемещается в центр томографа. Внутри кольцевой конструкции, называемой сканером, находятся рентгеновская трубка и система детекторов, расположенных напротив друг друга.
При работе рентгеновская трубка испускает узконаправленное пучок излучения. Пучок вращается вокруг пациента, одновременно с этим детекторы фиксируют прошедшее через ткани излучение. Каждый поворот фиксирует набор проекций, представляющих собой двумерные проекции плотности тканей под разными углами. Система управления синхронно регулирует параметры: ток и напряжение трубки, скорость вращения, количество проекций, а также толщину измеряемого среза.
После завершения вращения и сбора всех проекций программное обеспечение преобразует их в трёхмерное изображение. Процесс реконструкции опирается на алгоритмы обратного проецирования и более продвинутые методы, такие как фильтрованное обратное проецирование (FBP) или итеративные реконструкции (IR). Эти алгоритмы учитывают геометрию сканера, спектр излучения и физику взаимодействия рентгена с материалами, позволяя восстановить распределение линейных коэффициентов поглощения в каждой точке исследуемой области.
Ключевые этапы формирования изображения:
- Сбор проекционных данных – последовательные измерения интенсивности излучения под разными углами.
- Коррекция измерений – устранение артефактов, связанных с шумом детекторов, нелинейностью отклика и изменением энергии луча.
- Применение фильтрации – усиление контрастности и подавление низкочастотных шумов, что улучшает резкость получаемых срезов.
- Реконструкция – математическое преобразование проекций в массив вокселей, представляющих плотность тканей.
- Визуализация – отображение полученного объёма в виде серии поперечных срезов, 3‑D‑моделей или мультиплана.
Тонкость получаемого среза регулируется параметром «толщина слоя», который задаётся оператором перед сканированием. При уменьшении толщины слоя повышается детализация, но также возрастает доза облучения и время обработки данных. Современные томографы оснащены автоматической системой контроля дозы, позволяющей минимизировать воздействие на пациента без потери качества изображения.
В результате полученный набор изображений предоставляет врачам возможность оценить структуру органов, выявить патологические изменения (например, опухоли, кровоизлияния, травмы) и планировать дальнейшее лечение. Точная пространственная информация и возможность многопланового просмотра делают КТ незаменимым инструментом в диагностике большинства систем организма.