放射技术CT的发展与应用

●陈瀛

放射技术CT的发展与应用

●陈瀛

CT(Com puted Tom ography)，即是电视计算机断层扫描。是医学影像放射诊断技术中的一种。该技术主要是通过单一能量的X射线旋转照射人体，穿透不同组织，利用电脑的三维技术重建出断层面影像。经过窗宽、窗幅处理，就可以得到相应组织的断层影像。CT的应用与发展是医学影像技术中非常重要的部分，它可应用于多种疾病的检查，给现代医学诊断带来了相当大的便利。本文从CT的原理、当代发展和应用等详细阐述了CT的相关知识。

CT；原理；发展；应用

1 CT的成像原理

CT是利用X射线束对人体某部一定厚度的层面进行扫描，X射线被准直后成为一条很窄的射线束。当X线管沿一个方向平移时，与之相对应的检测器也会跟着作平移运动，这样射线束就对整个感兴趣的平面进行了一次扫描。检测器便接收到了与脏器衰减系数直接相关的投影数据。当一次扫描结束后，整个X射线源和检查器系统都将沿着圆弧旋转一个角度（如1°），然后再重复平移扫描过程，直至在整个180°圆周上扫描一遍。当把全部投影数据送入计算机后，就可以通过影像重建来重构关于检测平面的2D影像，图像的灰度值和组织的衰减系数相对应[1]。

将所有的投射值，依照投射角度的顺序排放所形成的圆形称为sinogram，该图横轴为某一投射角度的所有路径（rays），纵轴则为所有可能的投射角度（views)。

2 CT的发展历史

（1）第一代CT：rotatate/translate，pencil beam。采用平移加旋转的扫描方式，以准直仪调整出细条状X光束，配合单一侦测器（此侦测器在测穿透病灶的X光，还需要另一侦测器测入射X光），两者同步运动对病灶进行扫描。采集数据少，影像差。

（2）第二代CT：ratata/translate,narrow fan beam。操作方法与第一代类似，只是将X线束改为扇形，侦测器增至30个，图像质量有提高，但依旧有假影现象。

（3）第三代CT：rotate/rotate,wide fan beam1976年发展出的第三代CT，X光管和侦测器改成单纯的同步扫描。侦测器数目增加到300-800个，可收集更多数据，扫描时间控制在5s内，可减少假影。但有环状假影。

（4）第四代CT：rotate/staionary,wide fan beam。特点为只剩下X光管在旋转，球管环绕固定的侦测器360°，侦测器数目可达1000-2400个。

（5）第五代CT：stationary/stationary，又称为电子束CT（EBCT），是利用电子束穿透人体和快速的床面移动来完成扫描的。取代前四代利用平移或旋转的机械操作扫描，扫描时间可缩短至50ms。现推出的64层CT，仅用时0.33秒就可获病人64层图像，空间分辨率小于0.4mm，大大提高图像质量，尤其是对搏动的心脏成像。总体评价，它优于螺旋CT，因为单位时间内扫描范围大，移动产生的假影比螺旋CT少。

3 Sp iral CT（螺旋 CT）

CT自上世纪70年代问世来，不断进展，从第一代到第五代，扫描时间不断缩短，影像质量也不断提高。1987年，西门子推出世界第一台螺旋CT，让CT进入螺旋时代，被称作CT的“新生”。原来的CT每次扫描都必须经过启动、加速、均速、取样、减速、停止等几个过程，从而限制了扫描速度，而spiral CT的slip-ring与fiber-brush装置解除了X光管不能连续旋转的限制，将X光管的旋转和病床移动同时进行，这不仅提高扫描速度，而是可对病灶进行连续的切面扫描，不需要浪费时间等病人到达定位，但可能这样会造成病人未受到360°完整的投射，因此螺旋CT的影像重建采用数据插补法（data interpolation),利用切片邻近的投射值补成360°完整投射[2]。

螺旋CT可得到真正的3D重建图像，使血管立体成像（CT Angiography）成为可能。所得的 重建的血管十分接近常规血管造影影像，而且速度快、造价低、几乎无伤害。可多次在不同平面的不同角度任意重建影像，通过影像处理可消除不需要的重迭组织，具有优良的软组织分辨率。

1988 年在单螺旋、双螺旋的基础上又推出了多层螺旋CT（MSCT,-Multi-slice CT),使得CT的发展又上了一个阶梯。与单层螺旋CT的扇形X射束、单排侦测器相比，多层螺旋CT采用锥形X射束，多排侦测器。多排与单排最大的区别在于速度快，可侦测组织中动态扫描的影像，有明显的时间轴的概念，比如可以检查心脏中的心跳。但不适用于骨盆。

尽管现在很多技术也可以在单层螺旋CT上实现，但是多层螺旋CT无疑扫描更快，可获得更多的数据，更清晰的影像。如64排螺旋CT采用新一代大功率高mA输出球管，侦测器的排数达到64排，扫描速度快（≤0.35秒/转），时间分辨率显著提高（＜50毫秒），心脏亚毫米层厚的CT扫描时间仅需5～9秒左右，能获得优良的冠状动脉CT图像。

Spiral CT在扫描过程中，因为病床移动和X光管 旋转是同时进行，两者相对速度关系到影像重建，因为特意设定pitch值来描述此影像。Pitch=X光管旋转一周时病床的前进距离/切片厚度，最好的设定是Pitch等于1。

4 CT的应用

CT有它特殊的诊断价值，已广泛应用于临床。对于中枢神经系统疾病的诊断价值较高，如脑出血、外伤性血肿、脑损伤、寄生虫病等。特别是螺旋CT，可获得清楚的血管重建影像（CTA），可做到3D实时显示，很有希望取代常规血管造影。

腹部和盆部的CT，应用广泛，主要用于肝、胆、胰、腹膜腔和腹膜后间隙以及泌尿系统和生殖系统的疾病诊断。腹部CT可以详细、清晰显示肝胰脾肾的解剖形态和实质结构，可扫出大部分原发性或转移性、良性或恶性肿瘤，诊断的正确率可达90%。

胸部CT，有着高分辨率的优势，可分辨密度差异很小的软组织。通常使用造影增强扫描以明确横隔和肺门有无肿块或者淋巴结增大，气管有无狭窄或者阻塞。肺内间质、实质性的病灶也都能得到很好显示。

CT对于颈部的疾病诊断，也有很高的价值。例如眶内占位性病变、鼻咽癌的早期发现等。

心脏方面的CT，主要是对心包病变的诊断。大血管的CT检查，价值就很高。冠状动脉和心瓣膜的钙化、大血管壁的钙化及动脉瘤改变等，CT检查都可以很好显示。

总之，CT对于临床诊断的意义有着越来越重要的地位。

（作者单位： 福建中医药大学）

[1]杨亚军.生物医学电子及设备学[EB/OL].2013-01-15.

[2]俞胜正.器材学[D].台湾元培科技大学.2016.

[3]张老师.CT诊断的临床应用[EB/OL].2013-5-16.

（1995～），女，2014级医学影像技术，研究方向为影像。