ct技術在醫(yī)學領域的應用

1、CT （ Computed Tomography，計算機斷層成像 ），是利用被測物體對某種物理量（一般是 X 射線光強）的吸收與透過率的不同，應用靈敏度極高的儀器對被測物體進行測量，獲取投影數(shù)據(jù)，然后運用一定的數(shù)學方法，通過計算機重建該被測物體特定層面上的二維圖像以及根據(jù)一系列的該二維圖像重建三維投影的技術。,CT 的特點是操作簡便，對病人來說無痛苦，其密度、分辨率高，可以觀察到人體內非常小的病變，直接顯示 X 線平片無法顯示的器官和病

2、變，它在發(fā)現(xiàn)病變、確定病變的相對空間位置、大小、數(shù)目方面非常敏感而可靠。,CT 技術發(fā)展,1972 年英國工程師 亨斯菲爾德（Hounsfield） 和美國物理學家 Allan M.Comack 將計算機技術和 X 線技術結合發(fā)明了計算機斷層成像技術，被譽為“ CT 父”。,1974年推出了第一臺商業(yè)化計算機斷層掃描系統(tǒng)CT 設備,它向醫(yī)生展示了顱腦的橫斷面圖像，提供了對診斷腫瘤、出血和梗塞很有價值的信息，這就是早期的“頭顱 CT ”,

3、到20世紀80年代，CT技術的發(fā)展主要在于掃描部位的延伸，即從單一的頭部檢查拓展到體部檢查；,從80年代到90年代，主要是掃描速度的角逐，突破了亞秒的掃描速度；,90年代到2000年代，螺旋CT技術使橫斷CT向可以連續(xù)掃描的螺旋CT過渡，多層螺旋CT從4/16/32/40層到64層CT廣泛的臨床應用，大大拓展了CT的臨床價值。,1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X線，不久X線就被廣泛用于醫(yī)學領域，作為對疾病診斷的依據(jù)。,①掃描部分，由X射線源、探測器和

4、掃描架組成；②計算機系統(tǒng)，將掃描收集到的信息數(shù)據(jù)進行貯存運算；③圖像顯示和存儲系統(tǒng)，將經計算機處理、重建的圖像顯示在電視屏上或用多幅照相機或激光照相機將圖像攝下。,CT設備主要由以下三部分組成：,CT是用X線束對被檢測對象具體部位一定厚度的層面進行掃描，由探測器接收透過該層面的X線，轉變?yōu)榭梢姽夂?，由光電轉換器轉變?yōu)殡娦盘?，再經模擬/數(shù)字轉換器轉為數(shù)字，輸入計算機處理。 對圖像的處理，將選定層面分成若干個體積相同的長方體

5、稱之為體素。 將掃描所得信息經計算而獲得每個體素的X線衰減系數(shù)或吸收系數(shù)，再排列成矩陣，即數(shù)字矩陣。 數(shù)字矩陣可存儲于磁盤或光盤中。經數(shù)字/模擬轉換器把數(shù)字矩陣鐘的每個數(shù)位轉為由黑到白不等灰度的小方塊，即像素，并按矩陣排列，即 構成CT圖像。,第一代 CT 設備掃描和收集信息的方式主要是進行旋轉和平移。 具體原理是：探測器和相對應的 X線管兩者同時進行水平移動； 接著繞著患者旋轉一度，進行掃描；直至旋轉 1

6、80° 收集到全部的數(shù)據(jù)。 掃描速度慢，采集的數(shù)據(jù)少，現(xiàn)被淘汰。,第二代 CT 設備將原來的 X 線束變成了扇形，同時增加到 30 個探測器。 這樣做進一步增加了掃描范圍，進而能夠采集更多的數(shù)據(jù)。 第二代 CT 設備比第一代CT 設備先進， 主要體現(xiàn)在每一次能夠旋轉的角度是23° 。這樣縮短了掃描的時間，但是仍然沒有完全消除在掃描的過程中，掃描患者的運動產生的偽影。,第三代 CT 設備的特點是增加了探測器的數(shù)

7、量，增加到了 300 到 800 個； 同時這些探測器和相對應的X 線管只做旋轉運動。 這樣設計的好處是能夠收集到更多的數(shù)據(jù)，大大減少了偽影的產生，使圖像的質量得到明顯提升。掃描時間縮短至2---5秒內，它廣泛應用于頭部及全身檢查。,第四代 CT 設備，探測器可達數(shù)千枚，以環(huán)形排列且固定不動，X線管可作360°旋轉，掃描時間縮短至2～5秒．這一代CT 設備只有 X 線管繞著患者旋轉。,第五代 CT 設備，X線源用電子槍，使用掃

8、描時間縮短到50毫秒，圖像分辨率高，可檢查心臟，但價格昂貴，所以受到限制。,近十年來我國大都使用的是單層螺旋CT，它是在第三代CT掃描方式和滑環(huán)技術的基礎上發(fā)展起來的，是CT技術的重要進步。它的原理是：通過連續(xù)掃描獲得容積數(shù)據(jù)，然后經過螺旋插值計算得到重建層面的圖像。,在掃描期間，床沿縱軸連續(xù)平直移動。管球旋轉和連續(xù)動床同時進行，使X線掃描的軌跡呈螺旋狀，因而得名螺旋掃描,它的掃描是連續(xù)的，沒有時間間隔，突出特點快速容積掃描，在短時間內

9、對身體的較長范圍進行不問斷的數(shù)據(jù)采集，為提高CT的成像功能創(chuàng)造了良好的條件。,由于技術的限制，尤其在需要快速掃描的檢查部位，就犧牲了空間的分辨率，因此，對于單層螺旋CT較大容積的掃描，難以實現(xiàn)各向同性分辨率。,螺旋CT,20 世紀 90 年代到 2000 年代，螺旋 CT 技術使橫斷 CT 向可以連續(xù)掃描的螺旋 CT 過渡，多層螺旋 CT 從 4/16/32/40 層到 64 層 CT 廣泛的臨床應用，大大拓展了 CT 的臨床價值。,目

10、前多層螺旋CT技術得到了飛速的發(fā)展，從1998年世界上第一臺4層螺旋CT問世以來，多層CT每隔二三年都以4倍的速度增長，相對單層螺旋CT，多層螺旋CT技術在探測器陣列設計、層厚選擇、重建算法以及提高掃描速度等幾個方面都取得較大突破。,在多層CT問世以前，CT機面臨的主要問題就是層厚和掃描時間的矛盾，即薄層和短時間無法兼得，多層CT問世之后，多層CT的發(fā)展出現(xiàn)兩種截然不同的方向：一種是側重于覆蓋范圍的理念，采用64排探測器，64層數(shù)據(jù)采集

11、系統(tǒng)(DAS)強調容積覆蓋速度的提高；,另一種是以西門子公司為代表的側重于圖像分辨率的理念，采用了64排0．6 mm探測器，64層數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)，它在實現(xiàn)容積覆蓋幅度方面有理性的提高，同時，更強調Z軸分辨率的提高。,多層螺旋 CT,CT 灌注成像：利用了多層螺旋 CT 可以顯示毛細血管染色情況這一功能，通過在靜脈中注射造影劑后，對特定的組織或器官進行連續(xù)多層掃描，以獲得該組平面內的時間密度曲線（TDC），以便用不同的數(shù)學模型得出

12、血流量（BF）、血容量（BV）、平均通過時間（MTT）、峰值時間（TTP）等參數(shù)，并用這些參數(shù)對該層面的組織或器官的功能進行評價。,多層螺旋 CT,CT 灌注成像：利用了多層螺旋 CT 可以顯示毛細血管染色情況這一功能，通過在靜脈中注射造影劑后，對特定的組織或器官進行連續(xù)多層掃描，以獲得該組平面內的時間密度曲線（TDC），以便用不同的數(shù)學模型得出血流量（BF）、血容量（BV）、平均通過時間（MTT）、峰值時間（TTP）等參數(shù)，并用這些參

13、數(shù)對該層面的組織或器官的功能進行評價。,在常規(guī)掃描和增強掃描上不易鑒別的腫瘤、感染、炎癥、梗塞等，其灌注參數(shù)均有所表現(xiàn)；并可對癡呆、精神疾病、偏頭痛等作出評價。,有研究表明，CT 灌注成像灌注參數(shù)值的測定對于原發(fā)性肝癌、肝轉移瘤和肝血管瘤的鑒別診斷以及對鄰近的肝組織受累情況的評估具有重要的臨床意義。,心臟成像,最新的 64 層螺旋 CT 只用 5s 就可完成全心臟掃描，可看清軟、硬斑塊及支架等。每幅圖像的時間分辨率也已縮短至 0.4～

14、0.25s。而且隨著多層螺旋 CT 所謂扇形或斑狀掃查，可使一層面的數(shù)據(jù)重建由多列探測器分擔采集，時間分辨率已進一步縮短至百余毫秒甚至數(shù)十毫秒。64 層螺旋 CT 做心臟冠狀動脈成像成功率接近 100％,血管造影智能跟蹤技術，能使注入血管中的造影劑在達到目的臟器（如腦、腎臟、肝臟）區(qū)域后與預先設定的閾值相等時啟動掃描，從而獲得最佳動脈期、靜脈期、與平衡期圖像。 能對動脈瘤、動靜脈畸形、腦血管狹窄等多種腦血管患者進行多層螺旋

15、CT 血管造影檢查，并應用后處理工作站進行腦血管三維重建，以立體圖像顯示出病變解剖關系，獲得準確清晰圖像。 CT 血管造影三維重建可全方位顯示腦血管，具有微創(chuàng)、安全、可靠、費用低廉等特點， 適合于手術計劃制定、 術前定位及隨訪，,血管成像,多層螺旋 CT 掃描速度快，時間分辨率高，血管成像操作簡單、方便、安全、無創(chuàng)傷性，可部分或基本取代傳統(tǒng)的血管造影，是目前無創(chuàng)傷性血管成像的又一主要手段。,對外傷或急重癥病人,外傷或急重癥病

16、人需要及時并且準確的診斷，才能正確及時地搶救。最新 64 層螺旋 CT全身高分辨率各向同性采集只要 10s，真正實現(xiàn)全身大范圍的掃描，可迅速查出內臟受損傷的情況，以便及時進行搶救，是外傷急診 CT 臨床應用的巨大突破,對于事故死亡的病人用多層螺旋 CT 掃描代替尸檢，具有簡單、快速的優(yōu)點。在實際應用中受到法醫(yī)的肯定，避免了不必要的醫(yī)療糾紛和尸體解剖。,多層螺旋 CT 在尸檢中的應用,CT下經皮肺穿刺定位技術的臨床應用,應用西門子 S

17、omatom V．Z四層螺旋CT機對1 832例病人行胸部經皮肺穿刺術。其中男性989例占53．94％女性843例占46．06％年齡最大84歲最小19歲肺部病變1 801例占98．31％縱隔病變(肺野生長)31例1．69％。最大病灶5．57×11．38cm，最小病0．2×0．2 cm。,主要采用定位法，準確定取肺部病灶與相對應的肋間隙的皮膚投影點，并測得該投影點至胸膜壁層及病灶間的距離和角度。,臨床上往往把獲取病灶的

18、病理細胞或組織作為臨床診斷的依據(jù)和治療方向，所以愈來愈依賴穿刺術，而穿刺定位的準確與否，是該術成敗的非常重要因素。本定位方法兩次掃描準確率達100％。,閱讀該CT片從中找到病灶至皮膚的投影點，再通過該投影點至相鄰的骨性標志算出該骨性標志與投影點間的距離，將金屬標志物(鉛字)置與此(即穿刺點)行局部靶掃描，獲得準確的穿刺點，并測出該穿刺點與病灶的距離和角度。先將金屬標志物至于病灶相對應的預估位置，行胸部CT定位相掃描，從而測得金屬標志物與