шкала хаунсфілда

Шкала Хаунсфілда (HU)

Одиниці Хаунсфілда

Рентгенопрозорість тканин на окремих ділянках комп’ютерних томограм вимірюють в умовних одиницях — одиницях Хаунсфілда (вони можуть позначатись наступним чином: [UH], [HU], [од. H.]; надалі в тексті буде використовуватись позначення [HU]).

Шкала Хаунсфілда характеризує кількість випромінювання, що поглинулась кожним елементом тканини.[1]

Для матеріалу X з лінійним коефіцієнтом послаблення (мірою ослаблення інтенсивності випромінювання) μх, величина одиниць Хаунсфілда (HU) визначається за формулою:

одиниці хаунсфілда

де μwater и μair — лінійні коефіцієнти послаблення для води та повітря в стандартних умовах.[1]

Таким чином, одна одиниця Хаунсфілда відповідає 0,1% різниці в послабленні випромінювання між водою та повітрям, або приблизно 0,1% коефіцієнта послаблення води, так як коефіцієнт послаблення повітря майже рівний нулю.[1]

Тканини тіла людини зазвичай в діапазоні від 0 до 300 HU.[2] Такий діапазон щільностей не вдається повноцінно відобразити на дисплеї, тому що екран монітора відображає максимум 256 відтінків сірого, а людське око розрізняє лише біля 20 відтінків сірого.[10] Оскільки спектр щільності тканин тіла людини ширший за ці, доволі вузькі, рамки, то лікар обирає та регулює «вікно» зображення  — обмежений діапазон на шкалі Хаунсфілда, розміри якого становлять кілька десятків HU.[2]

Це «вікно» можна піднімати чи опускати відповідно до поглинальної здатності тканин, які порівнюються: наприклад, воно піднімається для дослідження серця чи опускається для дослідження деталей в легенях.[11] Для підвищення чутливості «вікно» звужують, внаслідок чого різниця поглинальної здатності між тканинами чіткіше диференціюється та відображається.[11]

За допомогою комп’ютерної томографії (КТ) можна виявити навіть незначні перепади рентгенопрозорості — 0,2-0,5%, в той час, як звичайна рентгенограма відображає градієнт щільності лише в 15-20%.[2]

Оскільки в КТ використовуються комп’ютерні технології, то для шкали послаблення була обрана бінарна система. Шкала охоплює 4096 чисел (12 біт, 212), з межами діапазону від −1024 до +3071 HU (старі КТ-системи відображають лише 2048 значень в діапазоні від −1024 до +1023 HU).[3]

Нормальні значення одиниць Хаунсфілда для деяких тканин та матеріалів

Більшість паренхіматозних тканин має щільність 40-80 HU, жирові тканини −100 HU.[3]

Тканина Одиниці Хаунсфілда (HU)
Залізо >3071
Щільні кістки черепа до 3000
Алюміній (при 60 кеВ) 2640[9]
Титан 1000
Губчасті кістки ~700
М’які тканини, контраст 100-300
Кров, що згорнулася 80±10[10]
Щитовидна залоза 70±10[10]
Печінка 40-60 (65±5[10])
Кров 30-60 (55±5[10])
Селезінка 40-50 (45±5[10])
Нирки 30-60 (30±10[10])
Пухлини 20-50
Серце 20-45
Підшлункова залоза 10-40 (40±10[10])
Сечовий міхур 15-30
Кишечник 5-25
Надниркові залози 10-20 (17±7[10])
Біла речовина мозку 20-30 (у дітей 15-22[6])
Сіра речовина мозку 37-45 (у дітей 23-30[6])
М’язи 10-40
Ексудат 25±5[10]
Транссудат 18±2[10]
Ліквор 15
Дистильована вода 0
Жирова тканина, молочні залози -50..-100 (-90±10[10])
Легені -500..-700 (-700±200[10])
Повітря -1000

Таблиця 1. Одиниці Хаунсфілда для деяких тканин та матеріалів.[1, 2, 6, 9, 10]

Кілька слів про денситометрію

Денситометрія — це метод вимірювання щільності комп’ютерних томограм за шкалою Хаунсфілда.[2]

Для тканинних утворів застосовують терміни:[2]

  • ізоденсний — щільність ділянки, що вивчається, рівна щільності навколишніх тканин;
  • гіподенсний — щільність ділянки, що вивчається, нижча за щільність навколишніх тканин;
  • гіперденсний — щільність ділянки, що вивчається, вища щільності навколишніх тканин.

Використання одиниць Хаунсфілда в діагностиці

Одиниці шкали Хаунсфілда (HU) досить часто відіграють важливу роль в диференційній діагностиці та в прогнозуванні перебігу захворювання. Наприклад, наявність жирового інфільтрату печінки можна діагностувати, виявивши ділянку аномально низького послаблення в печінковій паренхімі[3].

Окрім того, постійно проводяться дослідження, що виявляють кореляційний зв’язок рентгенопрозорості тканин із різноманітними патологічними станами:

  1. Нижчі рівні HU при оцінці вісцеральної та підшкірної жирової клітковини прямо пов’язані з нижчим ризиком розвитку субклінічного атеросклерозу[4].
  2. За HU визначають склад конкрементів сечовидільної системи: урати 513 ± 197 HU; фосфати 1660 ± 292 HU; оксалати 1684 ± 290 HU. Однак, щільність конкрементів майже не впливає на ефективність дистанційної літотрипсії, в той час, як за їх розмірами можна з високою вірогідністю прогнозувати успіх цієї процедури[5].
  3. У дітей до 5 років різниця HU між сірою та білою речовиною головного мозку складає біля 8 HU. Зміна цієї різниці може свідчити про підвищений ризик виникнення захворювань нервової системи[6].
  4. Новоутворення надниркових залоз із щільністю менше 10 HU скоріш за все жирової структури і майже завжди є доброякісною аденомою надниркової залози[7].
  5. Кровотечу, що продовжується (25-370 HU) відрізняють від сформованих згустків крові (40-70 HU) за різницею в одиницях Хаунсфілда (p<0,001)[8].

Теоретично, значення HU тканин мають бути прямо пропорційні коефіцієнтам їх лінійного ослаблення. Проте, достовірність вимірювання сильно страждає від неточностей і невідповідностей, що викликаються артефактами. Тому з діагностичною метою HU слід використовувати із обережністю.[3, 12]

Окрім того, лінійні коефіцієнти послаблення тканин (μ) залежать і від енергії рентгенівського випромінювання. Наприклад, жирова тканина при 40 кеВ має щільність в −149 одиниць Хаунсфілда, а при 80 кеВ — −71 HU.[9, 12]

Література

  1. Hounsfield scale // wikipedia.org URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Hounsfield_scale (дата зняття інформації: 25.10.2014).
  2. Королюк И.П., Линденбратен Л.Д. Лучевая диагностика. Учебник. — 3-е изд. — М.: Бином, 2013.
  3. Общее руководство по радиологии: юбилейная книга NICER 1995 года под ред. проф. Holger Pettersson, MD. — т. 1 и 2. М.: РА «Спас», 1996.
  4. Association of fat density with subclinical atherosclerosis. Alvey NJ, Pedley A, Rosenquist KJ, Massaro JM, O’Donnell CJ, Hoffmann U, Fox CS. J Am Heart Assoc. 2014 Aug 28;3(4). pii: e000788. doi: 10.1161/JAHA.114.000788.
  5. Impact of urinary stone volume on computed tomography stone attenuations measured in Hounsfield units in a large group of Austrian patients with urolithiasis. Al-Ali BM, Patzak J, Lutfi A, Pummer K, Augustin H. Cent European J Urol. 2014;67(3):289-95. doi: 10.5173/ceju.2014.03.art16. Epub 2014 Aug 18.
  6. The CT (Hounsfield unit) number of brain tissue in healthy infants. A new reliable method for detection of possible degenerative disease. Boris P, Bundgaard F, Olsen A. Childs Nerv Syst. 1987;3(3):175-7.
  7. medscape >Adrenal Adenoma Imaging. Author: Perry J Horwich. Chief Editor: Eugene C Lin. Updated: Apr 21, 2011.
  8. Неотложная радиология / Под ред. Б.Маринчек, Р.Ф.Донделинжер. – 978-5-88429-108-9 изд. ВИДАР, 2009.
  9. From CT Numbers to Hounsfield Units in Cone Beam Volumetric Imaging: the effect of artifacts by Dr. Roberto Molteni // http://www.aaomr.org/ URL: http://c.ymcdn.com/sites/www.aaomr.org/resource/resmgr/2012_Uploads/AAOMR2011_medium.pdf (дата зняття інформації: 14.12.2014).
  10. Хофер М. Компьютерная томография. Базовое руководство. – 3-е изд. – М.: Медицинская литература, 2011.
  11. MLA style: “Godfrey N. Hounsfield – Nobel Lecture: Computed Medical Imaging”. Nobelprize.org. Nobel Media AB 2014. Web. 7 Jan 2015. <http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1979/hounsfield-lecture.html>
  12. Чобан В.Р. Про діагностичну цінність числових значень рентгенопрозорості тканин в аналізі копм’ютерних томограм // Хист. – 2015. – №17. – С. 240.
Posted in Комп'ютерна томографія and tagged , , , , .