放射技術(shù)CT的發(fā)展與應(yīng)用

●陳瀛

放射技術(shù)CT的發(fā)展與應(yīng)用

●陳瀛

CT(Com puted Tom ography)，即是電視計(jì)算機(jī)斷層掃描。是醫(yī)學(xué)影像放射診斷技術(shù)中的一種。該技術(shù)主要是通過單一能量的X射線旋轉(zhuǎn)照射人體，穿透不同組織，利用電腦的三維技術(shù)重建出斷層面影像。經(jīng)過窗寬、窗幅處理，就可以得到相應(yīng)組織的斷層影像。CT的應(yīng)用與發(fā)展是醫(yī)學(xué)影像技術(shù)中非常重要的部分，它可應(yīng)用于多種疾病的檢查，給現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷帶來了相當(dāng)大的便利。本文從CT的原理、當(dāng)代發(fā)展和應(yīng)用等詳細(xì)闡述了CT的相關(guān)知識。

CT；原理；發(fā)展；應(yīng)用

1 CT的成像原理

CT是利用X射線束對人體某部一定厚度的層面進(jìn)行掃描，X射線被準(zhǔn)直后成為一條很窄的射線束。當(dāng)X線管沿一個(gè)方向平移時(shí)，與之相對應(yīng)的檢測器也會跟著作平移運(yùn)動(dòng)，這樣射線束就對整個(gè)感興趣的平面進(jìn)行了一次掃描。檢測器便接收到了與臟器衰減系數(shù)直接相關(guān)的投影數(shù)據(jù)。當(dāng)一次掃描結(jié)束后，整個(gè)X射線源和檢查器系統(tǒng)都將沿著圓弧旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度（如1°），然后再重復(fù)平移掃描過程，直至在整個(gè)180°圓周上掃描一遍。當(dāng)把全部投影數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)后，就可以通過影像重建來重構(gòu)關(guān)于檢測平面的2D影像，圖像的灰度值和組織的衰減系數(shù)相對應(yīng)[1]。

將所有的投射值，依照投射角度的順序排放所形成的圓形稱為sinogram，該圖橫軸為某一投射角度的所有路徑（rays），縱軸則為所有可能的投射角度（views)。

2 CT的發(fā)展歷史

（1）第一代CT：rotatate/translate，pencil beam。采用平移加旋轉(zhuǎn)的掃描方式，以準(zhǔn)直儀調(diào)整出細(xì)條狀X光束，配合單一偵測器（此偵測器在測穿透病灶的X光，還需要另一偵測器測入射X光），兩者同步運(yùn)動(dòng)對病灶進(jìn)行掃描。采集數(shù)據(jù)少，影像差。

（2）第二代CT：ratata/translate,narrow fan beam。操作方法與第一代類似，只是將X線束改為扇形，偵測器增至30個(gè)，圖像質(zhì)量有提高，但依舊有假影現(xiàn)象。

（3）第三代CT：rotate/rotate,wide fan beam1976年發(fā)展出的第三代CT，X光管和偵測器改成單純的同步掃描。偵測器數(shù)目增加到300-800個(gè)，可收集更多數(shù)據(jù)，掃描時(shí)間控制在5s內(nèi)，可減少假影。但有環(huán)狀假影。

（4）第四代CT：rotate/staionary,wide fan beam。特點(diǎn)為只剩下X光管在旋轉(zhuǎn)，球管環(huán)繞固定的偵測器360°，偵測器數(shù)目可達(dá)1000-2400個(gè)。

（5）第五代CT：stationary/stationary，又稱為電子束CT（EBCT），是利用電子束穿透人體和快速的床面移動(dòng)來完成掃描的。取代前四代利用平移或旋轉(zhuǎn)的機(jī)械操作掃描，掃描時(shí)間可縮短至50ms。現(xiàn)推出的64層CT，僅用時(shí)0.33秒就可獲病人64層圖像，空間分辨率小于0.4mm，大大提高圖像質(zhì)量，尤其是對搏動(dòng)的心臟成像?？傮w評價(jià)，它優(yōu)于螺旋CT，因?yàn)閱挝粫r(shí)間內(nèi)掃描范圍大，移動(dòng)產(chǎn)生的假影比螺旋CT少。

3 Sp iral CT（螺旋 CT）

CT自上世紀(jì)70年代問世來，不斷進(jìn)展，從第一代到第五代，掃描時(shí)間不斷縮短，影像質(zhì)量也不斷提高。1987年，西門子推出世界第一臺螺旋CT，讓CT進(jìn)入螺旋時(shí)代，被稱作CT的“新生”。原來的CT每次掃描都必須經(jīng)過啟動(dòng)、加速、均速、取樣、減速、停止等幾個(gè)過程，從而限制了掃描速度，而spiral CT的slip-ring與fiber-brush裝置解除了X光管不能連續(xù)旋轉(zhuǎn)的限制，將X光管的旋轉(zhuǎn)和病床移動(dòng)同時(shí)進(jìn)行，這不僅提高掃描速度，而是可對病灶進(jìn)行連續(xù)的切面掃描，不需要浪費(fèi)時(shí)間等病人到達(dá)定位，但可能這樣會造成病人未受到360°完整的投射，因此螺旋CT的影像重建采用數(shù)據(jù)插補(bǔ)法（data interpolation),利用切片鄰近的投射值補(bǔ)成360°完整投射[2]。

螺旋CT可得到真正的3D重建圖像，使血管立體成像（CT Angiography）成為可能。所得的 重建的血管十分接近常規(guī)血管造影影像，而且速度快、造價(jià)低、幾乎無傷害?？啥啻卧诓煌矫娴牟煌嵌热我庵亟ㄓ跋瘢ㄟ^影像處理可消除不需要的重迭組織，具有優(yōu)良的軟組織分辨率。

1988 年在單螺旋、雙螺旋的基礎(chǔ)上又推出了多層螺旋CT（MSCT,-Multi-slice CT),使得CT的發(fā)展又上了一個(gè)階梯。與單層螺旋CT的扇形X射束、單排偵測器相比，多層螺旋CT采用錐形X射束，多排偵測器。多排與單排最大的區(qū)別在于速度快，可偵測組織中動(dòng)態(tài)掃描的影像，有明顯的時(shí)間軸的概念，比如可以檢查心臟中的心跳。但不適用于骨盆。

盡管現(xiàn)在很多技術(shù)也可以在單層螺旋CT上實(shí)現(xiàn)，但是多層螺旋CT無疑掃描更快，可獲得更多的數(shù)據(jù)，更清晰的影像。如64排螺旋CT采用新一代大功率高mA輸出球管，偵測器的排數(shù)達(dá)到64排，掃描速度快（≤0.35秒/轉(zhuǎn)），時(shí)間分辨率顯著提高（＜50毫秒），心臟亞毫米層厚的CT掃描時(shí)間僅需5～9秒左右，能獲得優(yōu)良的冠狀動(dòng)脈CT圖像。

Spiral CT在掃描過程中，因?yàn)椴〈惨苿?dòng)和X光管 旋轉(zhuǎn)是同時(shí)進(jìn)行，兩者相對速度關(guān)系到影像重建，因?yàn)樘匾庠O(shè)定pitch值來描述此影像。Pitch=X光管旋轉(zhuǎn)一周時(shí)病床的前進(jìn)距離/切片厚度，最好的設(shè)定是Pitch等于1。

4 CT的應(yīng)用

CT有它特殊的診斷價(jià)值，已廣泛應(yīng)用于臨床。對于中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷價(jià)值較高，如腦出血、外傷性血腫、腦損傷、寄生蟲病等。特別是螺旋CT，可獲得清楚的血管重建影像（CTA），可做到3D實(shí)時(shí)顯示，很有希望取代常規(guī)血管造影。

腹部和盆部的CT，應(yīng)用廣泛，主要用于肝、膽、胰、腹膜腔和腹膜后間隙以及泌尿系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)的疾病診斷。腹部CT可以詳細(xì)、清晰顯示肝胰脾腎的解剖形態(tài)和實(shí)質(zhì)結(jié)構(gòu)，可掃出大部分原發(fā)性或轉(zhuǎn)移性、良性或惡性腫瘤，診斷的正確率可達(dá)90%。

胸部CT，有著高分辨率的優(yōu)勢，可分辨密度差異很小的軟組織。通常使用造影增強(qiáng)掃描以明確橫隔和肺門有無腫塊或者淋巴結(jié)增大，氣管有無狹窄或者阻塞。肺內(nèi)間質(zhì)、實(shí)質(zhì)性的病灶也都能得到很好顯示。

CT對于頸部的疾病診斷，也有很高的價(jià)值。例如眶內(nèi)占位性病變、鼻咽癌的早期發(fā)現(xiàn)等。

心臟方面的CT，主要是對心包病變的診斷。大血管的CT檢查，價(jià)值就很高。冠狀動(dòng)脈和心瓣膜的鈣化、大血管壁的鈣化及動(dòng)脈瘤改變等，CT檢查都可以很好顯示。

總之，CT對于臨床診斷的意義有著越來越重要的地位。

（作者單位： 福建中醫(yī)藥大學(xué)）

[1]楊亞軍.生物醫(yī)學(xué)電子及設(shè)備學(xué)[EB/OL].2013-01-15.

[2]俞勝正.器材學(xué)[D].臺灣元培科技大學(xué).2016.

[3]張老師.CT診斷的臨床應(yīng)用[EB/OL].2013-5-16.

（1995～），女，2014級醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，研究方向?yàn)橛跋瘛?/p>