放射技術CT的發展與應用

●陳瀛

放射技術CT的發展與應用

●陳瀛

CT(Com puted Tom ography)，即是電視計算機斷層掃描。是醫學影像放射診斷技術中的一種。該技術主要是通過單一能量的X射線旋轉照射人體，穿透不同組織，利用電腦的三維技術重建出斷層面影像。經過窗寬、窗幅處理，就可以得到相應組織的斷層影像。CT的應用與發展是醫學影像技術中非常重要的部分，它可應用于多種疾病的檢查，給現代醫學診斷帶來了相當大的便利。本文從CT的原理、當代發展和應用等詳細闡述了CT的相關知識。

CT；原理；發展；應用

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行掃描，X射線被準直后成為一條很窄的射線束。當X線管沿一個方向平移時，與之相對應的檢測器也會跟著作平移運動，這樣射線束就對整個感興趣的平面進行了一次掃描。檢測器便接收到了與臟器衰減系數直接相關的投影數據。當一次掃描結束后，整個X射線源和檢查器系統都將沿著圓弧旋轉一個角度（如1°），然后再重復平移掃描過程，直至在整個180°圓周上掃描一遍。當把全部投影數據送入計算機后，就可以通過影像重建來重構關于檢測平面的2D影像，圖像的灰度值和組織的衰減系數相對應[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的發展歷史

（1）第一代CT：rotatate/translate，pencil beam。采用平移加旋轉的掃描方式，以準直儀調整出細條狀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），兩者同步運動對病灶進行掃描。采集數據少，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，圖像質量有提高，但依舊有假影現象。

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

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

（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來完成掃描的。取代前四代利用平移或旋轉的機械操作掃描，掃描時間可縮短至50ms。現推出的64層CT，僅用時0.33秒就可獲病人64層圖像，空間分辨率小于0.4mm，大大提高圖像質量，尤其是對搏動的心臟成像。總體評價，它優于螺旋CT，因為單位時間內掃描范圍大，移動產生的假影比螺旋CT少。

3 Sp iral CT（螺旋 CT）

CT自上世紀70年代問世來，不斷進展，從第一代到第五代，掃描時間不斷縮短，影像質量也不斷提高。1987年，西門子推出世界第一臺螺旋CT，讓CT進入螺旋時代，被稱作CT的“新生”。原來的CT每次掃描都必須經過啟動、加速、均速、取樣、減速、停止等幾個過程，從而限制了掃描速度，而spiral CT的slip-ring與fiber-brush裝置解除了X光管不能連續旋轉的限制，將X光管的旋轉和病床移動同時進行，這不僅提高掃描速度，而是可對病灶進行連續的切面掃描，不需要浪費時間等病人到達定位，但可能這樣會造成病人未受到360°完整的投射，因此螺旋CT的影像重建采用數據插補法（data interpolation),利用切片鄰近的投射值補成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血管造影影像，而且速度快、造價低、幾乎無傷害。可多次在不同平面的不同角度任意重建影像，通過影像處理可消除不需要的重迭組織，具有優良的軟組織分辨率。

1988 年在單螺旋、雙螺旋的基礎上又推出了多層螺旋CT（MSCT,-Multi-slice CT),使得CT的發展又上了一個階梯。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別在于速度快，可偵測組織中動態掃描的影像，有明顯的時間軸的概念，比如可以檢查心臟中的心跳。但不適用于骨盆。

盡管現在很多技術也可以在單層螺旋CT上實現，但是多層螺旋CT無疑掃描更快，可獲得更多的數據，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，偵測器的排數達到64排，掃描速度快（≤0.35秒/轉），時間分辨率顯著提高（＜50毫秒），心臟亞毫米層厚的CT掃描時間僅需5～9秒左右，能獲得優良的冠狀動脈CT圖像。

Spiral CT在掃描過程中，因為病床移動和X光管 旋轉是同時進行，兩者相對速度關系到影像重建，因為特意設定pitch值來描述此影像。Pitch=X光管旋轉一周時病床的前進距離/切片厚度，最好的設定是Pitch等于1。

4 CT的應用

CT有它特殊的診斷價值，已廣泛應用于臨床。對于中樞神經系統疾病的診斷價值較高，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實時顯示，很有希望取代常規血管造影。

腹部和盆部的CT，應用廣泛，主要用于肝、膽、胰、腹膜腔和腹膜后間隙以及泌尿系統和生殖系統的疾病診斷。腹部CT可以詳細、清晰顯示肝胰脾腎的解剖形態和實質結構，可掃出大部分原發性或轉移性、良性或惡性腫瘤，診斷的正確率可達90%。

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

CT對于頸部的疾病診斷，也有很高的價值。例如眶內占位性病變、鼻咽癌的早期發現等。

心臟方面的CT，主要是對心包病變的診斷。大血管的CT檢查，價值就很高。冠狀動脈和心瓣膜的鈣化、大血管壁的鈣化及動脈瘤改變等，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： 福建中醫藥大學）

[1]楊亞軍.生物醫學電子及設備學[EB/OL].2013-01-15.

[2]俞勝正.器材學[D].臺灣元培科技大學.2016.

[3]張老師.CT診斷的臨床應用[EB/OL].2013-5-16.

（1995～），女，2014級醫學影像技術，研究方向為影像。