CT发展及其优缺点

CT发展及其优缺点CT简介CT(computertomography),计算机断层扫描。CT是从 X 线机发展而来的，它显着地改善了X 线检查的分辨能力，其分辨率和定性诊断准确率大大高于一般X 线机，从而开阔了X 线检查的适应范围，大幅度地提高了x 线诊断的准确率。CT是用X 线束对人体的某一部分按一定厚度的层面进行扫描，当X 线射向人体组织时，部分射线被组织吸收，部分射线穿过人体被检测器接收，产生信号。因为人体各种组织的疏密程度不同， X 线的穿透能力不同，所以检测器接收到的射线就有了差异。将所接收的这种有差异的射线信号，转变为数字信息后由计算机进行处理，输出到显示的荧光屏上显示出图像，这种图像被称为横断面图像。 CT的特点是操作简便，对病人来说无痛苦，其密度、分辨率高，可以观察到人体内非常小的病变，直接显示 X 线平片无法显示的器官和病变，它在发现病变、确定病变的相对空间位置、大小、数目方面非常敏感而可靠，具有特殊的价值，但是在疾病病理性质的诊断上则存在一定的限制。第一代 CT机第一代 CT机采取旋转 / 平移方式。 这是一种最原始的 CT机。此机在病人的两侧分别装有一个 X线管和一个晶体检测器，在对 X线管所产生的光束进行准直后，使光束与检测器成为一条连线，当作扫描运动时 X 线管和检测器作平移运动扫描，然后， X 线管和检测器绕病人旋转 1，再作一次平移扫描，如此重复，总共旋转 180，这样，就能从不同的方向上采集某一扫描部位的投影信号，并由图像处理机加工处理，这种扫描过程很费时间，要 3.56 分钟才完成一次扫描，这不适合运动性大的器官，可对容易静止的部位，如头颅，还是很有用的，尽管其图像质量不太理想，但这是一个新的医疗技术的开端。优点：（ 1）解决大型 x 小线机不能解决的横断体层问题；（ 2）采用计算机图像处理系统；（ 3）采用窗口技术；（ 4）CT 管功率大，热容量高，并用油循环风冷散热； （5）探测器将射线能转变为电信号（模拟信号）；（6）适用头颅检查。缺点：（ 1）探测器少可供记录的电信号少，射线利用率低；（2）扫描速度慢，重建 1 幅图像的时间为 4-5min，如果病人需扫 6 个层面则需 30min；（ 3）图像运动伪影最多， CT 像质差。第二代 CT第二代 CT（平移一旋转）扫描机。第二代 CT机是在第一代CT的基础上发展而来。X 线束改为扇形，探测器增多至30 个，扩大了扫描范围，增多了采集的数据。因此，旋转角度由1 度增至 23 度，缩短了扫描时间，图像质量有所提高，但仍不能完全避免患者生理运动所引起的伪影（Artifact） .优点：（ 1）具有第一代 CT 的优点，并增加探测器的数量 , 射线利用率增加（ 2）扫描时间缩短；（ 3）适用头颅检查。缺点：（ 1）探测器排列成直线，对 X线发出的扇形束来说，扇形束的中心和边缘射线束的测量值不相等；（ 2）运动伪影较多，影响 CT像的质量。第三代 CT第三代 CT（旋转 -旋转）扫描机 . 第三代 CT机的主要特点是控测器激增至300800个，并与相对的 X线管只作旋转运动（ rotate/rotatemode）。因此，能收集较多的数据，扫描时间在 5s 以内，使伪影大为减少，图像质量明显提高。优点：（ 1）宽束扫描 X线利用率高；（ 2）扫描时间短；（ 3）运动可靠性高，空间分辨率高；（ 4）适用全身检查，临床应用较广泛。缺点：（ 1）需对每个相邻探测器的灵敏度差异进行校正；（2）旋转扫描运动会产生环形伪影。第四代 CT第四代 CT机的特点是控测器进一步增加，高达1000 2400 个并环状排列而固定不动，只有 X 线管围绕患者旋转， 即旋转 / 固定式（rotate/stationarymode）。它和第三代机的扫描切层都薄，扫描速度都快，图像质量都高。优缺点：第四代 CT扫描机克服了第三代 CT扫描机在探测器性能不稳定时易产生环形伪影的缺点。但是，随着第三代CT扫描机探测器稳定性的提高，以及软件上采用了相应的措施，使第四代 CT扫描机在这方面已无明显的优势。相反，探测器数量的增多，提高了设备的成本，所以第四代CT扫描机在临床上使用得不多。第五代 CT(超高速 CT 扫描机 )第五代 CT又称电子束 CT 扫描机 . 特点是扫描时间缩短到50ms，因而解决了心脏扫描。其中主要结构是一个电子枪，所产生的电子束（Electronbeam ）射向一个环形钨靶，环形排列的探测器收集信息。优点：（ 1）扫描速度快，成像速度快（计算机容量大），有利于心脏和动态器官的检查；（ 2）能较长地保持较高的探测精度，使用寿命较长；（3）只需更换电子枪的极板，维修费用（相对一般 CT）较低，所需更换的电子枪及靶环，比球管更耐用，更经济，且效率高。在同等使用条件下，一般 CT每年更换 12只球管，超高速 CT扫描机一年半更换一次靶环， 或者不换靶环换电子枪； （4）增加单位时间的检查次数，大大提高工作效率并缩短患者候检时间；（ 5）运动伪影最小，时间分辨率高；（ 6）提高造影剂的利用率和动态研究，对心脏冠状动脉及心血管的研究有特殊作用等。缺点：（ 1）机架笨重庞大，结构复杂，当电子枪部分发生故障或定期更换时，一般不具备技术条件的用户需请厂家专门处理；（ 2）扫描系统外围辅助系统涉及面广，给维修人员提出更高要求；（ 3）设备价格太贵，维修费用高等。螺旋 CT及多层面螺旋CT滑环技术的使用使CT上了一个很大的台阶。采用滑环技术不仅缩短了工作周期时间，并在此基础上设计出了螺旋CT。即在连续扫描的同时，病床承载病人连续送入机架扫描孔。扫描轨迹为螺旋形曲线，可以一次收集到扫描范围内全部容积的数据，所以也称为螺旋容积扫描。多层面螺旋CT是在螺旋 CT的基础上使探测器由一排转向了两排至多排。优点：（ 1）依靠滑环技术使 X线管能连续地沿一个方向转动，病床能做同步匀速直线运动；（ 2）使用大功率、高热量的 X线管；（ 3）具有螺旋加权算法软件；（ 4）选用速度快、存储容量大的计算机系统； （5）采用多层螺旋 CT进一步缩短了扫描时间，并且可延长扫描覆盖长度；（ 6）图像质量有所提高，尤其 Z轴方向分辩力的提高；（ 7）可以任意组合扫描层面的厚度；（ 8）在取得同一样图像质量的前提下，可减少病人的受照剂量；（ 9）延长了 X线管的使用寿命；（ 10）任何部分均可进行多断面或三维图像重建，图像质量较好等。缺点：（ 1）有运动伪影；（ 2）不能得到心脏等动态器官的高分辩力的图像。双源 CT两套的发生装置和两套探测器系统呈一定角度安装在同一平面，进行同步扫描。两套 X 射线球管既可发射同样电压的射线也可以发射不同射线的射线，从而实现数据的整合或分离。不同的两组数据对同一器官组织的分辨能力是不一样的，通过两组不同能量的数据从而可以分离普通CT所不能分离或显示的组织结构。即能量成像。如果是两组数据以同样的电压的电流值扫描则可以将两组数据进行整合，快速获得同一部位的组织结构形态，突破普通CT的速度极限。由于双源CT将扫描速度和扫描效率大大提高，所以明显缩短了检查时间，也就意味着受检者接受的X 射线量大大减少。与常规多层螺旋CT相比（以64层螺旋 CT为例）可以降低70%到 90%的 X 射线剂量。其他 CT 设备除 X 线 CT外，其他型号的发射型 CT(PET), 核磁共振CT也相继问世，如单光子发射CT（SPECT） , 正电子CT， PET-CT等均已付诸临床应用。超声CT，微波 CT的研究也取得了极大的进展。