CT诊断技术的发展研究

关健 焦月 程媛

CT诊断技术的发展研究

关健 焦月 程媛

本文对CT技术的起源、工作机制进行了介绍, 并主要对其医学方面的应用进行了介绍和总结, 同时也阐述了CT诊断技术在其他方面如工业、农业等方面的应用。对CT诊断技术目前存在的缺陷以及今后的发展趋势进行了展望。

CT；诊断技术；发展

CT是计算机断层扫描成像技术的简称, 其特点是可以在不破坏物体自身组成结构的条件下, 依据从物体周围所获得的某些物理里量, 比如X射线强度、电子束强度、波动速度等, 应用相关的数字信号获取技术及处理放在在一定的算法基础上, 通过计算机内部的CPU和GPU对获得的数字信号进行物体特定的层面的图像重建, 图像可以以二维及三维立体的表现形式出现［1］。CT成像技术的理论算法基础是数学家Radon于1917年提出的Radon变换理论。Randon理论的基本原理就是对于已知入射角的投影函数能够重建出唯一的二维图像函数f(x, y)。以此理论为基石, 断层成像技术得到了迅速的发展首当其冲的应用到医疗诊断领域, 当代医学诊断图像技术也得到了极大的发展。随着CT技术与其他学科的不断融合, CT在物质检测方面的巨大优势使得其在工农业、地质勘探、安全工程等领域不断得到应用。

1 CT技术简介

CT机主要由三个主要部分组成, 分别是：扫描部分、计算机处理部分、显示和存储部分。X射线发射源, 探测器、扫描支架组成了扫描部分。计算机处理部分负责处理由扫描部分的得到的数字信号, 然后进行数据的运算和存储, 最后生成重建后的图像。经重建后的CT图像通过存储设备存储到CT机中, 并随时通过显示系统进行显示。CT机成像的过程可以概括如下：利用X射线对扫描对象的某一特定部分某一厚度的层面进行扫描处理, 穿过该物体的X射线被探测器所接受, 通过内部变化转化为可见光信号, 再由光电转换器转换为电信号, 通过数字信号采用器将模拟电信号采样转化为数字信号, 利用计算机处理得到的数字信号。处理过程将特定位置的层面细分为若干个体积相同、大小相同的单元,经扫描后的数字信号描述成对应的数字矩阵。计算机可以直接对数字矩阵进行处理, 经数字模拟转换运算把数字矩阵转换为实际的图像最小单位, 并按顺序就行排列, 便可以形成CT图像。

2 CT技术的发展过程

CT技术最辉煌的应用当属医学领域, CT技术大部分的应用与发展过程都与医学领域相关。CT技术从20世纪70年代Housfielld发明的CT扫描头部成像技术以来, 到1980年以后, CT技术的主要发展趋势是可扫描的部位的范围不断得以扩大。从最原始的头部检查不断的扩展到身体的各个部分。20世纪80年代到90年代中后期主要是CT机扫描速度的不断加快, 真正的实现了秒的扫描速度。90年代中后期到21世纪, CT的主要发展方向是从单一的横断面扫描技术向多层连续扫描的螺旋CT机发展。螺旋CT能够扫描的层数已经从最初的4层发展到现在的64层, 以后甚至会发展到128层, 256层, 极大地开拓了CT的应用范围和领域, 提高了CT的诊断价值［2］。

3 螺旋CT技术的发展

3.1CT灌注成像技术 灌注成像技术是新近开展起来的CT检查技术之一, 与以往的CT成像技术相比, 灌注成像技术属于功能性成像技术的范围。灌注成像技术利用的是螺旋CT机能够对染色的毛细血管进行显示的原理。因此, 可以通过静脉注射造影药剂, 达到特定组织器官进行染色、造影、多层组织连续扫描的目的。通过CT灌注技术利用不同的数学计算模型可以获得血流、血容、峰值等众多参数, 利用该参数可以对组织器官进行有效的诊断评价。灌注成像技术能够有效增强扫描的质量, 传统CT成像不容易诊断的疾病、感染、炎症等通过灌注成像参数均能够有效地得到体现。并可以对遗传性先天及后天的精神性疾病做出有效诊断。灌注成像技术多层螺旋CT扫描技术对现代医学的发展具有重要意义。

3.2螺旋CT成像技术 常规CT轴向扫描一直无法有效对运动器官如心脏进行有效的扫描, 多层螺旋CT技术的应用成功突破了这一难题。使用最新的64层CT对心脏进行扫描, 最短在5 s内便可以完成扫描。能够有效分辨各种软硬斑块以及曾经安装过的支架。图像之间的时间分辨率最短可达0.26 s, 最高也不超过0.4 s。随着多层CT技术的发展应用,扇形和斑状扫描技术能够极大地缩短扫描某一层面所需的时间。之所以能够有效缩短扫描时间, 是因为在扇形或者斑状扫描技术中, 某一层面的扫描数据分别分配给多个扫描探测器完成, 大大加快了扫描速度, 提高了时间分辨率和准确度。

4 CT技术的其他应用

CT技术除了可以应用在医学领域, 还可以广泛地应用于机场、火车站、汽车站、码头等部门的安全检察中。另外其还可以对地球内部的物质结构进行探测, 对地球地壳的运动做出合理的监测。为地震预报等提供有效的数据。另外CT技术还可以用于农副产品的食品安全检测技术中。总之, CT技术的应用领域仍在不断发展完善之中。

5 CT技术的未来发展新趋势

CT扫描辐射剂量关系到患者的生命安全问题, 因此受到广泛的关注。它也是CT技术发展的关键瓶颈技术之一。有效的降低CT的辐射剂量, 同时能够保证CT的成像质量,不影响医生的诊断效果, 是后64排CT发展阶段所必需解决的重要问题之一［3］。现阶段应用的领先技术主要有以下几个方面：心脏自动滤线器技术、ECG自动毫安技术、3维立体自动毫安技术、电子采集器技术、4D实时剂量调节方法等。大量事实已经证明, 通过剂量优化方法不但可以保证图像的质量, 而且能够最大限度的降低患者的辐射剂量, 最大程度的做到图像质量与辐射剂量的有机统一。未来是科技发展的爆炸年代, 新的科学技术不断涌现, CT技术应用领域也经历着蓬勃的发展阶段。双源CT、大孔径CT技术、纳米版CT技术和双能量探头CT、移动CT技术都不断的出现, 当今世界是一个不断发展的世界, 有理由相信未来的CT技术将会发展的越来越完善。

［1］ 原卫民.X线与CT诊断胸腰椎骨折的应用价值分析.中国卫生产业, 2013(169):95-97.

［2］ 但果.务实看待CT发展.现代医学仪器与应用, 2006(3):38.

［3］ 韦钰.超声CT发展评述.中国医学影像技术, 1986(1):6-11.

2014-08-25］

116031 辽宁省大连市第三人民医院