Что такое шкала Хаунсфилда

Шкала Хаунсфилда тесно связана с компьютерной томографией (КТ), которая широко используется в диагностике различных заболеваний. КТ была разработана в 1972 году, в её основе лежит метод создания снимков поперечного сечения частей тела. Учёные Hounsfield G.N. и Cormack А.М., разработавшие революционную методику исследования, в 1979 году получили Нобелевскую премию.

Действие КТ основано на рентгеновском излучении. Пациент, находящийся внутри КТ-оборудования, поддаётся круговому воздействию веерообразных пучков лучей. Они проходят через человеческое тело под разными углами, и после их интенсивность фиксируется специальными датчиками. Для удержания Х-излучения в изучаемом слое тканей применяют коллиматоры – устройства для получения пучков параллельных лучей (ионизирующих или световых). Благодаря этой технологии можно исследовать слои толщиной всего в несколько десятых долей миллиметра.

В результате образуются рентгеновские снимки поперечного сечения. Поскольку разные анатомические структуры организма по-разному ослабляют рентгеновское излучение, для удобства их различения имеются единицы Хаунсфилда (рус. Н, англ. HU), из которых составлена соответствующая шкала.

Содержание

• 1 Определение и главные особенности шкалы Хаунсфилда
• 2 Изменение окна изображения
• 3 Средние денситометрические показатели
• 4 Развитие современного компьютерного томографа

Определение и главные особенности шкалы Хаунсфилда

Шкала денситометрических показателей, которая известна как шкала Hounsfield, представляет собой усреднённые данные плотности разных составляющих. Используется для количественного и визуального оценивания органов, материалов и некоторых веществ. На снимке чем темнее изображение – тем плотнее ткань, чем светлее, вплоть до белого – тем меньшая плотность исследуемой части тела.

Середина шкалы находится на 0 и указывает на плотность воды. Далее в отрицательную сторону уходят показатели жировой ткани и воздуха, а в положительную – всех мягких тканей и костей. В общем единицы Хаунсфилда при компьютерной томографии охватывают от -1024 до +1024. На практике, при применении разных аппаратов, этот диапазон может быть другим.

Поскольку показатели являются среднестатистическими, а гистолого-анатомическая структура тканей может заметно различаться, определить с высокой достоверностью, какая именно ткань видна, не всегда получается. Например, органы с большим включением жировой ткани могут своей плотностью определяться как вода.

Изменение окна изображения

Компьютерное оборудование может распознавать различное количество градаций серого цвета. Обычный томограф – около 256, более современный – более 1000 градаций. Поскольку чёрно-белый спектр таблицы компьютерной томографии довольно большой, современные мониторы не могут отобразить весь его диапазон. Для решения этого вопроса применяется программный перерасчёт серого градиента относительно того, какой именно интервал шкалы интересует.

Существует несколько способов применения чёрно-белого спектра снимков.

1. Широкий диапазон («окно») денситометрических данных – на изображении показываются все структуры, которые смог зафиксировать томограф, но близкие по плотности части трудно поддаются оценке.
2. Узкое «окно», которое, в зависимости от исследуемой структуры, ещё может называться «мягкотканное окно», «лёгочное окно» и прочие – широкий охват денситометрических данных становится невозможным, поскольку плотность структур, выходящих за пределы установленного «окна», не может быть изучена. Вместо этого те части тела, плотность которых близка, хорошо отображаются.

Таким образом, ширина и центр окна в какой-то мере сравнимы с коррекцией контраста и яркости картинки соответственно. Дело в том, что любое значение ниже минимальной границы шкалы на картинке отображается в чёрном цвете, выше максимальной – в белом. Если сместить центр окна и его границы, можно получить детальное изображение интересующего объекта. Например, если центрировать окно в точке 300 Н и задать ширину 400 Н, можно хорошо рассмотреть мягкие структуры, а вот кости будут абсолютно неразличимы.

Средние денситометрические показатели

Представляемые ниже единицы Хаунсфилда, используемые во время исследования томографом, позволяют ориентироваться в плотности различных тканей.

Плотность тканей по шкале Хаунсфилда при компьютерной томографии:

• воздух – -1000 Н;
• лёгочная ткань – от -900 до -750 Н;
• жир – от -120 до -50 Н;
• молочная железа – от -100 до -50 Н;
• кожа – около 0 Н;
• спинномозговая жидкость – 0-8 Н;
• вода – от 0 до 10 Н;
• головной мозг – 2-30 Н, в том числе серое мозговое вещество – 36-46 Н, белое – 22-32 Н;
• надпочечник – 5-20 Н;
• поджелудочная железа – 5-40 Н;
• мочевой пузырь – 10-35 Н;
• печень – 14-70 Н;
• сердце – 15-60 Н;
• мышечная ткань – 20-70 Н;
• свежее тромботическое образование – 20-90 Н;
• почка, селезёнка – 30-50 Н;
• кровь – 35-65 Н;
• кость – 800-3000 Н.

Плотность патологических образований отличается от нормальной плотности структур, в которых они находятся. Это находит своё отражение на полученной томограмме. Причём, опухолям разных типов тоже свойственна разная интенсивность окрашивания, например:

• невринома – 15 Н;
• глиома – 34-54 Н;
• менингиома – 46-52 Н;
• краниофарингиома – 62 Н.

Благодаря особенностям прохождения компьютерной томографии проявляется высокая чувствительность к различным опухолевым образованиям. Например, менингиомы определяются до 98 % случаев, а их специфичность – до 97 %. Только около 4 % заболеваний не регистрируются с помощью данной методики.

Развитие современного компьютерного томографа

Компьютерный томограф современного производства определяется как сложнейшая техника, с различными деталями и механическими узлами, которые выполнены с очень высокой точностью. Кроме генераторов рентгеновского излучения, крайне важную роль играют сверхчувствительные детекторы. Для их производства используются самые качественные материалы, совершенствование которых не прекращается.

Немалую часть томографа также занимает программное обеспечение, проводящее диагностику по заданным параметрам, сбор, обработку и анализ изображений КТ. Стандартный пакет программного обеспечения может быть расширен узкоспециализированными приложениями, исходя из специфики применения оборудования.

Совершенствование КТ-оборудования непосредственно связано с детекторами, число которых от модели к модели возрастает, а, вместе с этим, улучшается качество получаемого КТ-изображения.

Постепенно ускорялся процесс переработки машиной информации. Если первая модель, выпущенная в 1973 году, обрабатывала каждый слой изображения около 4 минут, то 3-го и 4-го поколений – 0,7 секунды. С математической точки зрения построение картинки представляет собой решение системы линейных изображений. Так, для получения томограммы размером 300×300 пикселей надо решить 90 000 уравнений. Компьютерная программа решает их с применением методов параллельного вычисления.

Первые томографы были поступательные, а в дальнейшем разработали спиральную и даже многослойную компьютерную томографию. Постепенно были введены в медицину томографы с двумя источниками радиоактивных лучей. Ещё больше ценной информации врачи смогли получать при использовании контрастного усиления и КТ-ангиографии, то есть когда в кровь вводилось контрастное вещество, и далее выполнялось сканирование.