淺析計(jì)算機(jī)體層成像技術(shù)在全民健康中的作用

周蕾蕾，吳倩倩，徐佳，郭靜麗，蔣紅兵,2

1. 南京市第一醫(yī)院（南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院） a. 醫(yī)學(xué)影像科；b. 醫(yī)療設(shè)備科，江蘇 南京 210006；2. 南京市急救中心，江蘇 南京 210006

引言

醫(yī)學(xué)影像設(shè)備是現(xiàn)代醫(yī)院必不可少的組成部分，為疾病的診斷提供重要依據(jù)。受益于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和居民健康意識(shí)的提升，大型影像設(shè)備逐步普及，基層醫(yī)院的疾病診斷水平也不斷提升。醫(yī)學(xué)影像設(shè)備主要包括數(shù)字X線成像、數(shù)字減影血管造影、乳腺X線成像、數(shù)字胃腸機(jī)、計(jì)算機(jī)體層成像（Computed Tomography，CT）、磁共振成像、核醫(yī)學(xué)類以及超聲和內(nèi)鏡等。其中，CT機(jī)的普及情況較理想，CT檢查也已成為臨床常規(guī)的檢查手段。本文以CT為例，探討醫(yī)學(xué)影像設(shè)備在全民健康中的作用。

1 CT技術(shù)助力全民健康

自1972年第1臺(tái)CT機(jī)誕生以來，CT技術(shù)迅猛發(fā)展，已成為臨床常規(guī)檢查手段之一。因其幾乎涉及每一個(gè)系統(tǒng)和臟器，故對(duì)健康體檢與疾病篩查有很高價(jià)值，且對(duì)《“健康中國(guó)2030”規(guī)劃綱要》[1]中強(qiáng)調(diào)的“強(qiáng)化慢性病篩查和早期發(fā)現(xiàn)，針對(duì)高發(fā)地區(qū)重點(diǎn)癌癥開展早診早治工作，推動(dòng)癌癥、腦卒中、冠心病等慢性病的機(jī)會(huì)性篩查”等工作的開展有重要的推進(jìn)作用。

1.1 健康體檢與疾病篩查

健康體檢是預(yù)防疾病及疾病篩查的有效手段之一。健康體檢可以了解自身健康狀況，實(shí)現(xiàn)早期疾病篩查，及時(shí)干預(yù)甚至終止疾病的發(fā)生發(fā)展。CT檢查方便迅速、密度分辨率高、解剖關(guān)系明確、可定量測(cè)量分析，對(duì)實(shí)現(xiàn)疾病的“早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療”起重要作用。近年來，國(guó)內(nèi)越來越多單位使用胸部低劑量CT對(duì)50歲以上體檢者進(jìn)行早期肺癌的篩查。肺結(jié)節(jié)篩查等人工智能系統(tǒng)的運(yùn)用也很好地輔助醫(yī)師診斷，使得診斷效率大大提高。此外，CT檢查具有普及性高、對(duì)肺部炎癥靈敏度高等特點(diǎn)，在新冠肺炎的鑒別診斷中發(fā)揮了極其重要的作用，不僅幫助醫(yī)生迅速判斷患者是否有肺炎，而且能夠確定炎癥的范圍和程度。CT診斷已作為目前新冠肺炎診斷及療效評(píng)估的重要依據(jù)。

1.2 重大疾病防治

隨著生活水平的提高以及人口老齡化的發(fā)展，心血管疾病、癌癥、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病已成為影響全民健康的重要因素，而CT檢查在心臟成像、血管成像、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病診斷等方面都有著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。憑借多層螺旋CT時(shí)間分辨率高、掃面范圍寬的特點(diǎn)，心血管成像已廣泛應(yīng)用于臨床；冠狀動(dòng)脈CT血管成像能夠清晰地顯示心臟支架情況及斑塊軟硬情況，是診斷冠心病最有效的手段之一[2]；三維血管重建技術(shù)全面地顯示血管腔內(nèi)、腔外和管壁病變，便于醫(yī)師了解患者血管是否存在狹窄、畸形，以及評(píng)價(jià)患者血管的側(cè)支循環(huán)狀況[3]。此外，CT檢查對(duì)腦梗死病變的范圍及預(yù)后也有著重要的價(jià)值，可以顯示早期腦梗死的影像學(xué)特點(diǎn)，精準(zhǔn)地呈現(xiàn)顱腦橫斷面解剖結(jié)構(gòu)和腦組織結(jié)構(gòu)的變化[4]。

1.3 急性創(chuàng)傷與急危重癥診斷

急性創(chuàng)傷包括擊打傷、車禍傷等[5]，急危重癥通常指患者臟器功能的衰竭。上述患者通常傷情復(fù)雜、病情變化快，搶救前需及時(shí)、準(zhǔn)確診斷，如果診治不及時(shí)，可能對(duì)患者生命安全構(gòu)成直接威脅[6]。目前市場(chǎng)主流的64層螺旋CT已真正實(shí)現(xiàn)短時(shí)、大范圍、高分辨率掃描的采集。同時(shí)多種圖像后處理技術(shù)的存在，使得醫(yī)師能迅速明確患者各臟器受損程度與范圍，為疾病的搶救、治療打好基礎(chǔ)，大大提高了急性創(chuàng)傷及急危重癥的診斷效率，為患者的生存爭(zhēng)取了寶貴的時(shí)間。

2 “健康中國(guó)”推動(dòng)CT技術(shù)發(fā)展

2.1 CT設(shè)備的普及

國(guó)務(wù)院印發(fā)《“健康中國(guó)2030”規(guī)劃綱要》[1]推行“健康中國(guó)”建設(shè)的行動(dòng)綱領(lǐng)；《關(guān)于推進(jìn)分級(jí)診療制度建設(shè)的指導(dǎo)意見》 提出建立“基層首診、雙向轉(zhuǎn)診、急慢分治、上下聯(lián)動(dòng)”的分級(jí)診療模式；《鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院服務(wù)能力評(píng)價(jià)指南（2019年版）》更將配備CT作為A類鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院的硬性標(biāo)準(zhǔn)之一。一系列政策的支持，拉動(dòng)了CT采購的需求，尤其是全國(guó)基層市場(chǎng)的需求。其次，人口老齡化速度加快和人們健康意識(shí)提高，促進(jìn)了醫(yī)療服務(wù)的需求，影像檢查設(shè)備的需求也在同步增加。隨著醫(yī)改政策的支持以及國(guó)民對(duì)健康服務(wù)要求的不斷提高，我國(guó)CT市場(chǎng)需求不斷增長(zhǎng)，常規(guī)CT檢查已普及到社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心和鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)，極大地推動(dòng)了影像設(shè)備的臨床應(yīng)用，提高了基層醫(yī)院的疾病診斷水平，使得全民健康成為可能。

2.2 CT技術(shù)的發(fā)展

我國(guó)的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備起步比較晚，高端影像診斷設(shè)備發(fā)展還有些薄弱。近年來，在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備、提高診斷精確性的同時(shí)，國(guó)內(nèi)醫(yī)療器械行業(yè)也正在蓬勃發(fā)展。《“健康中國(guó)2030”規(guī)劃綱要》[1]提出高端醫(yī)療器械國(guó)產(chǎn)化率要大幅提高，“十四五”衛(wèi)生發(fā)展規(guī)劃將醫(yī)療器械的發(fā)展與創(chuàng)新作為重要組成部分，《中國(guó)制造2025》更是大力推動(dòng)突破發(fā)展高端醫(yī)療影像設(shè)備。這一系列政策的支持，推進(jìn)了國(guó)產(chǎn)CT設(shè)備不斷地創(chuàng)新發(fā)展，在探測(cè)器寬度、掃描速度、分辨率等方面都有迅猛發(fā)展。探測(cè)器的寬度直接影響了Z軸分辨率[7]，其寬度的增強(qiáng)能有效減少螺旋偽影[8]，利于全器官灌注信息的采集。我國(guó)聯(lián)影公司的320排640層uCT 960已實(shí)現(xiàn)16 cm的覆蓋，達(dá)到世界領(lǐng)先水平。機(jī)架轉(zhuǎn)速也已由最初的300 s降到了1 s以內(nèi)。目前，通用電氣的256排Revolution CT機(jī)架轉(zhuǎn)速可達(dá)0.28 s/圈，而聯(lián)影uCT 780機(jī)架轉(zhuǎn)速也可達(dá)0.3s/圈。高分辨率的圖像能夠清晰顯示解剖細(xì)節(jié)，便于骨關(guān)節(jié)、顱底及耳部疾病的診斷。目前，市場(chǎng)上主流CT機(jī)的分辨率多為512×512，但是聯(lián)影uCT 780等國(guó)產(chǎn)設(shè)備已實(shí)現(xiàn)1024×1024的高分辨率。

3 CT技術(shù)發(fā)展助力醫(yī)療進(jìn)步

近40余年，CT探測(cè)器不斷增寬，掃描速度不斷提升，低劑量成像、高分辨成像、多能譜成像、人工智能等新技術(shù)的不斷突破，使得CT可檢查項(xiàng)目增多，獲取的影像信息更豐富，病人所受輻射劑量大幅減少，促進(jìn)醫(yī)療水平向精準(zhǔn)化、人性化發(fā)展。CT技術(shù)發(fā)展助力的醫(yī)療進(jìn)步如下。

（1）掃描速度的提升。一方面，縮減了單次檢查時(shí)間，減少病人等待時(shí)間，提高病人流通量。另一方面，解決了多項(xiàng)成像難題，例如，心臟掃描可以擺脫心電門控，心臟冠脈造影不受心率限制，使得房顫、心律不齊的病人也可以完成心臟檢查；胸腹掃描可以擺脫呼吸門控，進(jìn)行胸腹部掃描時(shí)無需屏氣操作，減少運(yùn)動(dòng)偽影。

（2）如何在不影響圖像質(zhì)量的前提下降低患者被輻射劑量的問題得到社會(huì)的廣泛關(guān)注，成為近年來醫(yī)學(xué)影像學(xué)的研究重點(diǎn)[9]。目前，能譜純化SPS II技術(shù)[10]、低70 kV[11]和Admire迭代[12]等低劑量成像技術(shù)的應(yīng)用，可使一次肺部篩查的CT輻射劑量與一張胸片的劑量相當(dāng)。

（3）高分辨率的圖像能夠清晰顯示解剖細(xì)節(jié)便于客觀的診斷，尤其是胸部疾病的診斷[13-14]，頜面部骨骼及周圍肌肉神經(jīng)的診斷[15-16]，以及骨關(guān)節(jié)病變的診斷[17-18]。高分辨率成像技術(shù)的發(fā)展，也大大地促進(jìn)了微小的病變的二級(jí)預(yù)防。

（4）常規(guī)CT掃描圖像對(duì)于物質(zhì)密度相近的組織無法區(qū)別。多能譜CT成像利用物質(zhì)對(duì)不同X射線能量的不同吸收性能來提供影像信息、分離不同能量的信息，有效地抑制射束硬化偽影和降低輻射劑量、提高圖像質(zhì)量，有助于小病灶和隱匿性病灶的定性和定量診斷[19]。

（5）三維成像可以任意方向、任意角度展示組織特點(diǎn)，在血管、骨關(guān)節(jié)重建等領(lǐng)域有重大意義。此外，人工智能系統(tǒng)可以自動(dòng)對(duì)肝臟進(jìn)行分段，對(duì)病灶及肝臟體積進(jìn)行測(cè)量；自動(dòng)對(duì)肺結(jié)節(jié)進(jìn)行圖像分割和篩查等。強(qiáng)大的后處理以及人工智能技術(shù)的應(yīng)用，更加豐富了影像學(xué)信息，方便了醫(yī)師的診斷。

4 總結(jié)

作為現(xiàn)代影像設(shè)備的杰出代表，CT檢查幾乎涉及人體每一個(gè)系統(tǒng)和臟器，成為放射診斷領(lǐng)域內(nèi)不可缺少的一部分，對(duì)提升醫(yī)學(xué)技術(shù)和診斷效果具有重要的作用。數(shù)字X線成像、數(shù)字減影血管造影、乳腺X線成像、數(shù)字胃腸機(jī)、磁共振成像、核醫(yī)學(xué)類以及超聲和內(nèi)鏡等影像設(shè)備也都在醫(yī)療領(lǐng)域扮演著各自不可或缺的角色，為各類疾病的發(fā)現(xiàn)、診斷、治療提供技術(shù)支持，對(duì)全民健康起到了重要的推進(jìn)作用。近年來，隨著全面小康目標(biāo)逐步實(shí)現(xiàn)，人們的健康意識(shí)不斷加深，全民健康也越來越受到國(guó)家的重視，國(guó)內(nèi)醫(yī)療器械行業(yè)也正在蓬勃發(fā)展，聯(lián)影、明峰等國(guó)內(nèi)企業(yè)在高端產(chǎn)品已取得巨大突破，為全民健康提供重要保障。同時(shí)，CT技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新也進(jìn)一步助力了醫(yī)療水平的進(jìn)步。