1、螺旋CT技术概述,亳州中西医结合医院影像中心屈海刚,上世纪八十年代末期，CT机的制造有了新的进展，出现了螺旋CT扫描技术，因为后来又有了双层螺旋和多层螺旋CT，为便于区别起见，现在通常把上世纪八十年代末出现的螺旋CT改称为单层螺旋CT，以区别于随后出现的双层螺旋CT和多层螺旋CT。螺旋CT扫描方法又被称为容积扫描(Volumetric CT)。,螺旋CT扫描的概念最初在1987年见于文献记载（Mori 1987）。上世纪80年代后期日本开始这方面的研究工作并发表了相应的文章(Katakura et al.1989; Ida et al.1990)。螺旋CT物理性能的研究和临床方面的应用最早见于
2、1989年的北美放射（RSNA）年会(Kalender et al.1989; Vock et al.1989)。有关螺旋扫描内插方法的深入研究由下述一些学者完成(Skrabacz 1988; Bresler and Skrabacz 1989; Crawford and King 1990)。,螺旋一词在英文中有两个表述方法，一个最早见诸Kalender教授的文章，称作“spiral”，后来其它一些文章和有些厂家也采用“helix”或“helical”一词。目前，美国放射学杂志(Radiology)对所有发表的论文允许作者使用两个词中的任何一个，即“spiral”或“helical”。,单层
3、螺旋CT,单层螺旋CT的扫描方式非螺旋CT扫描方式,非螺旋CT扫描的程序非螺旋CT扫描必须经历四个步骤才能完成：球管和探测器系统启动加速；X线球管曝光采集扫描数据；球管和探测器系统减速停止；检查床移动到下一个检查层面。,而螺旋CT扫描(Spiral或Helical CT)是在球管探测器系统连续旋转的基础上，病人随床一起以一定的速度纵向连续运动，同时X线连续曝光并采集数据，扫描完毕，可根据需要作不同层间距的图像重建。,非螺旋CT逐层扫描方法的缺点,由于球管电缆的制约使一次检查的时间相对较长，因为球管探测器系统的旋转为避免电缆的缠绕必须反转，而这一机械逆向运转又减缓了下一次启动的速度；由于病人的屏
4、气、呼吸、再屏气造成了呼吸幅度的不一致，有可能使被检查部位中的小病灶遗漏；由于呼吸的原因，在多平面重组和三维成像的图像中会产生阶梯状伪影；由于非螺旋CT扫描需要不断地启动停顿，整个检查时间长，在增强扫描检查中，它可影响最佳对比剂显示时机，往往一个检查部位的增强扫描，增强效果较好的可能只有几层。,螺旋CT扫描采用了滑环技术,螺旋CT扫描，它采用了滑环技术，去除了球管和机架连接的电缆，球管探测器系统可以单向连续旋转，每旋转360一般为一秒，使扫描的过程大大加快。又因为扫描时检查床同时单向移动，球管焦点围绕病人旋转的运行轨迹形成一个类似螺旋管，它采集的不是一个层面的数据，而是一个器官或部位的扫描数据
5、，因而这种扫描方法又被称为螺旋扫描或容积扫描。,容积扫描一般有以下要求：基于滑环技术的扫描架连续旋转运动；检查床单向连续移动；X线球管的一般要求为：管电流500mA时，能连续扫描100秒；球管冷却性能必须提高；采用螺旋扫描加权图像重建算法；大容量的内存，适应大容量、快速数据采集的要求。容积扫描和非螺旋扫描最大的不同是数据的采集方式，在容积扫描方式中，X线球管运行轨迹的半径（焦点至旋转中心）等于运行距离，因而能够得到一个完整的容积采集数据。,螺旋扫描方式的新概念：,层厚概念变得相对模糊，因此无法按照非螺旋扫描方法来确定层厚；根据螺旋扫描的运行轨迹，层面表示也完全不同。非螺旋扫描经过360旋转，采
6、集到的是一层完全平面的扫描数据，而螺旋扫描则是采集到一个非平面的扫描数据，焦点轨迹的路径不形成一个平面，是一个容积采集区段；由于扇形扫描束和检查床的移动，有效扫描层厚增宽；常规标准方法的图像重建要求扫描能产生一致的投影数据，而螺旋扫描由于螺旋运行轨迹，没有明确的层厚使扫描投影数据产生不一致；由于不一致的投影数据，如果采用常规标准方法重建，使重建后的图像产生条状伪影。,单层螺旋CT的硬件改进,螺旋扫描CT机的外形与非螺旋扫描CT机差别不大，但其中的一些重要部件则明显地不同，其中最大的差别是滑环结构。在滑环结构上，其固定的部分是前端存储器、计算机和初级高压发生器，旋转的部分是X线球管、探测器系统和
7、次级高压发生器。另外球管的容量也因此大于非螺旋扫描，通常用于螺旋扫描的球管热容量都大于3MHU，阳极的冷却率是1MHU/分。单层螺旋扫描的探测器为一排，通常采用固体探测器以提高射线的利用率。X线发生器采用体积小的高频发生器，并可安装在机架内，高压产生的范围是80140kVp。,单层螺旋CT的扫描特性,螺旋扫描与非螺旋扫描的方式不同，因此产生了一些新的成像参数和概念：,螺距(spiral/helical pitch)；,螺距的定义是：扫描旋转架旋转一周检查床运行的距离与层厚或准直宽度的比值。该比值(pitch)是扫描旋转架旋转一周床运动的这段时间内，运动和层面曝光的百分比。它是一个无量纲的量，根
8、据IEC(International Electrotechnical Commission，IEC)说明，螺距的定义由下式表示： 螺距(p) =TF/W (3-1) 式中TF(table feed)是扫描旋转架旋转一周床运动的距离，单位为mm；W是层厚或射线束准直的宽度，单位也是mm。,螺旋CT扫描螺距等于零时与非螺旋CT相同，通过病人的曝光层面在各投影角也相同。螺距等于0.5时，扫描层厚数据的获取，一般采用扫描架两周的旋转及扫描；在螺距等于1.0时，层厚的数据采用扫描架旋转一周的扫描；在螺距等于2.0时，层厚的数据只有扫描架旋转半周的扫描。因此，增加螺距使探测器接收的射线量减少，并使图像的
9、质量下降，而相反在同一扫描范围的射线量增加，图像质量改善。,在单层螺旋CT扫描中，床运行方向(Z轴)扫描的覆盖率或图像的纵向分辨力与螺距有关。不管是采用360还是180线性内插方式，螺距增加重建图像的有效层厚增加，Z轴分辨力下降。如mA不变，单层螺旋CT扫描的噪声与螺距无关；随着螺距的增加，病人的剂量下降。同样，如mAs设置相同，单层螺旋CT扫描的噪声比非螺旋CT扫描高约15。,扫描层厚/准直宽度（collimation）,射线束的宽度（准直器设置宽度）决定了单层螺旋扫描的层厚。在扫描中，一般都采用层厚和床距离/周相等，即螺距等于1。在临床应用中，螺距大小的选择也常根据诊断的需要和被扫描的病变
10、大小而定。单层螺旋扫描与非螺旋扫描层厚的概念略有不同。非螺旋CT扫描后，层厚的大小不能通过再次重建处理改变，即图像的质量属性不变。单层螺旋CT扫描结果的层厚虽然也不能改变，但单层螺旋CT扫描可采用小于层厚的重建间距来回顾性重建图像，并因此可改变再次重建后图像的质量属性。,床速（table feed）和重建间距或重建增量(reconstruction interval, or increment)等。,床速是扫描时检查床移动的速度，它与射线束宽度（准直宽度）有关，扫描时床移动的速度增加而射线束宽度设置不变，则螺距的比值增加图像的质量下降。重建增量的定义是：被重建图像长轴方向的间距。通过采用不同的
11、重建增量，可确定被重建图像的层面重叠的程度，另外，重建增量与被重建图像的质量有关，即重建间隔减小图像的质量改善。,单层螺旋CT的图像重建,根据奥地利数学家Radon的二维图像反投影重建原理，被重建的一幅二维图像平面上的任意点，必须采用一周扫描全部角度的扫描数据，传统的横断面非螺旋扫描方式满足了上述要求。由于非螺旋扫描，X射线是以不同的方向通过病人获取投影数据，并利用平面投影数据由计算机重建成像，因此非螺旋扫描每一层的投影数据是一个完整的圆形闭合环，而螺旋扫描每一层的圆形闭合环则有偏差。螺旋扫描是在检查床移动中进行，覆盖360度角的数据用常规方式重建会出现运动伪影。为了消除运动伪影，必须采用数据
12、预处理后的图像重建方法，从螺旋扫描数据中合成平面数据，这种数据预处理方法被称为线性内插法。,线性内插的含义是：螺旋扫描数据段的任意一点，可以采用相邻两点扫描数据通过插值，然后再采用非螺旋CT扫描的图像重建方法，重建一幅螺旋扫描的平面图像。目前最常用的数据内插方式线性内插（linear interpolation, LI）方法有两种。它们是360线性内插和180线性内插。360线性内插算法在螺旋扫描方法出现的早期被使用，它是采用360扫描数据向外的两点通过内插形成一个平面数据。这种内插方法的主要缺点是由于层厚敏感曲线（slice sensitivity profile,SSP）增宽，使图像的质量
13、有所下降。,180线性内插是采用靠近重建平面的两点扫描数据，通过内插形成新的平面数据。180线性内插和360线性内插这两种方法最大的区别是，180线性内插采用了第二个螺旋扫描的数据，并使第二个螺旋扫描数据偏移了180的角，从而能够靠近被重建的数据平面。这种方法能够改善SSP，提高成像的分辨力，进而改善了重建图像的质量。,螺旋CT扫描主要优点,与非螺旋CT扫描相比，单层螺旋CT扫描主要有以下优点：整个器官或一个部位可在一次屏住呼吸下完成；由于没有层与层之间的停顿，一次扫描检查时间缩短；屏息情况下容积扫描，不会产生病灶的遗漏；病人运动伪影因扫描速度快而减少；可任意地、回顾性重建，无层间隔大小的约束
14、和重建次数的限制；单位时间内扫描速度提高，使对比剂的利用率提高；容积扫描，提高了多平面和三维成像图像的质量。,单层螺旋CT扫描的主要缺点,层厚敏感曲线增宽，使纵向分辨力下降；可出现部分容积效应影响图像质量；另外对设备的要求较高，特别是能适应长时间、高输出量的扫描球管，以及球管的热容量和冷却率。,多层螺旋CT,多层螺旋CT，包括双层、4层和4层以上的螺旋CT扫描机。3.2.1 4层和其它多层螺旋CT的探测器,4层螺旋CT的探测器,4层螺旋CT的基本结构同第三代CT，与单层螺旋CT相比两者最主要的差别是探测器系统、数据采集系统（DAS）和计算机系统的改变。目前的4层螺旋CT的探测器大致可分为两种类
15、型：等宽型和不等宽型探测器阵列。GE属于典型的等宽型探测器排列，Philips(Picker)和Siemens属于典型的不等宽型探测器排列，而Toshiba被部分观点认为也属于等宽型。两类不同排列组合的探测器阵列各有利弊。等宽型探测器排列的层厚组合较为灵活，但是外周的四排探测器只能组合成一个宽探测器阵列使用，并且过多的探测器排间隔会造成有效信息的丢失。,不等宽型探测器的优点是在使用宽层厚时，探测器的间隙较少，射线的利用率较高，因为无法产生数据的探测器间隙只有7个，缺点是层厚组合不如等宽型探测器灵活。4层螺旋CT探测器的排列主要有三种方式：Toshiba公司的多层螺旋CT有34排探测器，其中0.
16、5mm 4排，1.0mm 30排，最大覆盖范围32mm；GE公司采用16排1.25mm的等宽探测器，最大覆盖范围20mm；Philips(Picker)和Siemens公司采用8排15mm的探测器，包括四对1、1.5、2.5、5mm的探测器，最大覆盖范围20mm。,4层螺旋CT与单层螺旋CT相比，一次螺旋扫描覆盖的范围比单层螺旋扫描有所增加，每旋转一周的扫描时间也缩短至0.5s，纵向分辨力也有所提高，但4层螺旋CT扫描还未真正达到各项同性。其平面内（横向）分辨力为0.5mm，纵向分辨力则为1.0mm。,16层螺旋CT的探测器,16层螺旋CT由Siemens公司在2002年的北美放射年会上首先推
17、出（Somatom Sensation 16）。以两大CT机生产厂商为例，由Siemens公司推出的16层CT机的探测器阵列仍为不等宽型，探测器阵列中间部分为16排宽度均为0.75mm的探测器排组成，两侧各有1.5mm宽的探测器4排，总共24排，探测器阵列总宽度为24mm，或一次旋转最大覆盖范围为24mm。每排探测器数量为672个，总共有探测器数量是16128个。GE公司推出的16层CT机的探测器阵列也改为不等宽型，探测器阵列中间部分为16排宽度为0.625mm的探测器排，两侧则各排列1.25mm宽的探测器4排，总计探测器排数也是24排，探测器阵列总宽度为20mm，一次旋转最大覆盖范围为20m
18、m。每排的探测器数量为880个，探测器的总数为21120个。,Siemens公司16层CT的螺旋扫描模式有160.75mm，可选择的床移动速度范围是1236mm/s，即螺距可选范围为0.51.5（或称为824，自由可选），以及161.5mm，可选择的床移动速度范围是2472mm/s，螺距可选范围是0.51.5（或称为824）。GE公司16层CT的螺旋扫描模式有160.75mm（采用中间16排探测器），161.25mm（采用全部24排探测器）。3.2.1.3 64层螺旋CT的探测器64层螺旋CT是近些年推出的产品，其中探测器阵列的总宽度又有所增加，即一次旋转扫描覆盖范围增加，世界上四家高端影像设
19、备生产厂商探测器阵列最宽的达40mm，详细参数见表3-1。,表3-1. 四家CT机主要生产厂商64层CT机的主要性能指标商品名一次旋转扫描层数和扫描模式(mm)最大扫描覆盖范围(mm)最快机架 旋转时间(s)GE LightSpeed VCT 640.625 321.25400.35Philips Briliance 64640.625 321.25400.4Siemens Sensation 64选件640.6241.228.80.37(0.33Toshiba Aquilion 64640.5321.0320.4,多层螺旋CT探测器的材料一般都由稀土陶瓷闪烁晶体组成，与光电两极管一起共同组成
20、探测器阵列。由于几何放大，实际使用中探测器层的宽度会有所误差，如Siemens公司的16层探测器阵列，实际探测器层的宽度可达到标称值的近两倍，即中间的探测器可达到1.35mm/排，两侧的探测器可达到2.7mm/排。 CT扫描的射线束由于探测器增宽接近锥形束（而不是非螺旋扫描时的扇形束），其纵轴方向剖面类似梯形，对单层CT而言，梯形中全部射线都可被探测器利用，而多层CT只有梯形平台处的射线对形成探测器信号才是有用的。另外，其外侧形成的一个半影区被称为“无用”射线，该半影随着层厚的减小而增加，但随着同时获得层数增加而减小。在实际应用中，半影区是由后准直器（病人侧）以及探测器内部自准直去除。,从理论
21、上说，多层螺旋与单层螺旋CT相比，一次旋转使用射线的总量有所增加，但该射线总量的增加可以减少在一个可以接受的范围内，并且由于16层CT一次旋转获得的层数增加，相对每层分配到的射线量也减少。 目前，4层螺旋CT 41mm扫描模式时射线的利用率是70%，42.5mm时的射线利用率是85%。16层螺旋CT160.75mm扫描模式时射线的利用率是82%，161.5mm时的射线利用率是89%。,64层螺旋CT是2004年后各大CT机生产厂商相继推出的产品，与16层螺旋CT比较，技术层面的改进不是很多。除了机架旋转速度提高、一次扫描层数增加和覆盖范围加大以外，在成像分辨力方面，4层CT的横向和纵向分辨力分
22、别是：0.5mm和1.0mm；16层CT是0.5mm和0.6mm；而64层CT则达到了0.3mm和0.4mm。,多层螺旋CT的数据采集通道,单层螺旋CT或以前的非螺旋CT扫描机，通常只有一个数据采集通道（或称数据采集系统，Data Acquisition System, DAS），而4层螺旋CT则有四个数据采集系统，它们之间根据层厚选择的需要，通过电子开关切换，进行不同的组合，形成数据采集的输出和层厚的组合。多层（如4层）螺旋CT的DAS工作原理是：长轴方向的探测器形成四个通道同时采集数据，所有收集到的数据可以叠加，得到4个1相加等于1的扫描数据，或通过不同的探测器与DAS的组合，得到不同层厚
23、组合的多层扫描图像。,多层螺旋CT的螺距,在单层螺旋扫描中，螺距（p）是射线束宽度与床运行距离的比值，而在多层螺旋扫描中螺距的定义相同，只是单层与多层产生的结果有些不同。根据单层螺旋扫描螺距的定义，以一次旋转扫描的结果而言，如螺距相同，在单层螺旋扫描中仅得到一层图像，而在多螺旋扫描方式中，得到的图像数则与一次扫描所使用的探测器排数有关，可以是4层、16层甚至64层。,目前的临床使用中，多层螺旋CT螺距的计算方法和名称有两种：准直螺距和层厚螺距（Collimation Pitch & Slice Pitch）。准直螺距 准直螺距又称螺距因子或射线束螺距。其定义是，不管是单层还是多层螺旋CT（与每
24、次旋转产生的层数无关），螺距的计算方法是扫描机架旋转一周检查床移动的距离除以所使用探测器阵列的总宽度。如16层螺旋CT每排探测器的宽度为0.75mm，当旋转一周检查床移动的距离为12mm时，16排探测器全部使用，则此时的准直螺距为1（160.75mm12mm，12/121）。又如4层螺旋CT时，如旋转一周检查床移动的距离为10mm，使用两排5mm的探测器，此时螺距同样为1。上述螺距计算的特点是不考虑所使用探测器的排数和宽度，与单层螺旋CT螺距的计算概念相同，同样由于螺距变化对图像质量的影响也相同。,层厚螺距,层厚螺距又称容积螺距或探测器螺距。其的定义是，扫描机架旋转一周检查床移动的距离除以扫描
25、时所使用探测器的宽度，并且乘以所使用探测器阵列的排数。如4层螺旋CT使用2排5mm的探测器，检查床移动距离10mm，则层厚螺距为2（10/101，122）。又如4层CT扫描时机架旋转一周检查床移动30mm，采用4排5mm的探测器阵列，则层厚螺距为6（30/201.5，1.546）。后一个例子如按照准直螺距的计算方法应该是1.5，即30/201.5，层厚螺距的特点是着重体现了扫描时所使用探测器的排数。,多层螺旋CT的图像重建,概念 多层螺旋扫描的图像重建预处理，基本是一种线性内插方法的扩展应用。 但是，由于多层螺旋扫描探测器排数增加，X球管发出的是孔束射线而不是以前的扇形束，它的射线路径加长，射
26、线束的倾斜度也加大，在横断面图像的重建平面没有可利用的垂直射线。另外，由于采用多排探测器和扫描时检查床的快速移动，如果扫描螺距比值选择不当，会使一部分直接成像数据与补充成像数据交迭，使可利用的成像数据减少，图像质量衰退。 为了避免上述可能出现的情况，多层螺旋的扫描和图像重建，一般要注意螺距的选择并在重建时作一些必要的修正。 多层螺旋CT扫描与单层螺旋CT相比，扫描采用的射线束已超越扇形束的范围，被称之为孔束（或锥形束）射线。由于射线束的形状改变，因此在图像重建中产生了一些新的问题，最主要的是扫描长轴方向梯形边缘射线的处理。,重建预处理类型与方法,重建预处理类型目前多层螺旋CT图像重建预处理主要
27、有两种处理类型，一种是图像重建预处理不考虑孔束边缘的预处理，另一种是在图像预处理中将孔束边缘部分的射线一起计算。4层螺旋CT扫描仪大部分采用不考虑孔束边缘的预处理。,重建预处理方法,根据各生产厂商采用方法的不同，通常有以下几种重建预处理方法：扫描交迭采样的修正：又称为优化采样扫描(optimized sampling scan) 是通过扫描前的螺距选择和调节缩小Z轴间距，使直接成像数据和补充成像数据分开；Z轴滤过长轴内插法：这是一种基于长轴方向的Z轴滤过方法。该方法是在扫描获得的数据段内确定一个滤过段，滤过段的范围大小根据需要选择，选择的范围大小又被称为滤过宽度(filter width, F
28、W)，在选定的滤过段内的所有扫描数据都被作加权平均化处理。其滤过参数宽度和形状，通常可影响图像的Z轴分辨力、噪声和其它方面的图像质量；,扇形束重建：单排探测器扫描所获得的数据，一般都采用扇形束重建算法。在多排探测器扫描方法中，是将孔束射线平行分割模拟成扇形束后，再使用扇形束算法进行图像的重建。多层孔束体层重建：该方法又被称为MUSCOT(the algorithem of multislice cone-beam tomography,MUSCOT)。多层螺旋CT扫描由于外侧射线束倾斜角度增大，在射线束螺距小于1或者层厚螺距小于4时，会出现数据的重叠，所以，4层螺旋层厚螺距选择往往要避免使用4
29、或6之类的偶数整数，但为了避免误操作，多数厂家已在螺距设置中采用限制措施避免这种选择的出现。,16层和16层以上螺旋CT的重建预处理方法,16层和16层以上螺旋CT的图像重建与4层螺旋CT不同，都已将孔束边缘部分射线一起计算。目前世界上4家高端CT机生产厂商，分别采用了不同的图像重建预处理方法。如Siemens公司采用了一种被称为“自适应多平面重建”（adaptive multiple plan reconstruction,AMPR）的方法；GE公司是采用了“加权超平面重建”的方法，而Toshiba和Philips则都采用了Feldkamp重建算法。自适应多平面重建（AMPR）：自适应多平面
30、重建的方法是将螺旋扫描数据中两倍的斜面图像数据分割成几个部分。重建时，各自适配螺旋的轨迹并采用240螺旋扫描数据。经过上述的预处理后，最终图像重建的完成还需要在倾斜的、不完整的图像数据之间采用适当的内插计算。采用AMPR重建方法后其内插函数的形状、宽度均可自由选择，像4层CT中的自适应Z轴内插方法一样，AMPR方法也实现了扫描螺距自由可选，并且Z轴分辨力和病人的射线量与螺距大小无关。,加权超平面重建（weighted hyperplane reconstruction）：其的概念有点类似AMPR方法，但起始步骤有些不同。先将三维的扫描数据分成一个二维的系列，然后采用凸起的超平面作区域重建。如先
31、收集全部投影数据中的1-9，然后再2-10、3-11，最后再将所有扫描数据加权平均处理。经过参数优化后，可获得良好的噪声、伪影和SSP形状的图像。,Feldkamp重建：Feldkamp重建算法是一种近似序列扫描三维卷积反投影的重建方法。该方法是沿着扫描测量的射线，将所有的测量射线反投影到一个三维容积，以此计算孔束扫描的的射线。三维反投影方法对计算机的要求较高，需配置专用的硬件设备来满足重建的速度和时间要求。,心电门控螺旋扫描及其图像重建,心电触发序列扫描和心电门控螺旋扫描分别用于4层和16层以上的心脏成像。心电触发序列扫描是根据心电监控预设的扫描时机，在病人心电图R波的间期触发序列扫描，触发
32、方式既可以选择R-R间期的百分比，也可以选择绝对值毫秒。这种方式又被称为前瞻性心电门控触发序列。前瞻性心电门控触发序列的优点是：由于是只在R-R间期触发扫描，病人的辐射剂量较小。缺点是由于选择性扫描，无法准确选择心率复杂、不规则病人的扫描时机，并且重要的解剖结构有可能遗漏。其三是由于心动周期的相位不一致，不能做心脏功能的评价检查。,心电门控螺旋扫描又被称为回顾性心电门控螺旋扫描，目前用于16层以上螺旋CT的心脏成像。心电门控方法是：在记录心电监控信号的同时，采集一段时间、全部心动周期的扫描数据，采用回顾性图像重建的方法，将心动周期舒张期的图像重建用于诊断。回顾性心电门控的图像重建分两个步骤：第
33、一步采用多层螺旋内插，以修正扫描时检查床移动的影响；第二步根据所需图像的位置，采用部分扫描数据重建横断面图像。采用一周扫描的部分数据重建图像，可提高心脏扫描的时间分辨力。,回顾性心电门控螺旋扫描可采用单个或多个扇区重建心脏图像，目的是为了提高心脏成像的图像质量。一般，在心率较慢时常采用单扇区重建；在心率较快时采用2扇区或多扇区重建。图像重建时扇区的划分方法有自动划分方法和根据基准图像划分方法等。自动划分方法是：根据扫描时病人的心率，自动将扫描的容积数据划分为一个或两个扇区（又称为“自适应心脏容积”算法）；基准图像划分方法是：先将单扇区的扫描数据重建成一个基准图像，然后再回顾性地作两扇区的图像重
34、建，以改善心率较快病人的时间分辨力。另一种方法是根据病人的心率事先调整机架旋转的速度，以获得较好的时间分辨力，但这种方法的前提是病人的心率比较稳定。,多层螺旋CT的优点,扫描速度更快：最快旋转速度目前可达到每圈0.33s，X线管旋转一周可获得几十层图像；图像空间分辨力提高：图像的横向和纵向分辨力都显著提高。目前4层CT的横向分辨力和纵向分辨力分别是0.6mm和1.0mm；16层分别是0.5mm和0.6mm；64层CT则达到0.3mm和0.4mm。CT透视定位更加准确：多层螺旋CT可同时行多层透视，应用实时重建可同时显示多个层面的透视图像，使CT透视引导穿刺的定位更准确。提高了X线的利用率：多层
35、螺旋CT的X线束在纵向上的厚度比单层螺旋CT有所增加，相应的多层螺旋扫描提高了X线利用率，并且也减少了X线管的负荷，降低了X线管的损耗。,提高了X线的利用率：多层螺旋CT的X线束在纵向上的厚度比单层螺旋CT有所增加，相应的多层螺旋扫描提高了X线利用率，并且也减少了X线管的负荷，降低了X线管的损耗。,多层螺旋CT,多层螺旋CT，包括双层、4层和4层以上的螺旋CT扫描机。,4层和其它多层螺旋CT的探测器,4层螺旋CT的探测器4层螺旋CT的基本结构同第三代CT，与单层螺旋CT相比两者最主要的差别是探测器系统、数据采集系统（DAS）和计算机系统的改变。目前的4层螺旋CT的探测器大致可分为两种类型：等宽
36、型和不等宽型探测器阵列。GE属于典型的等宽型探测器排列，Philips(Picker)和Siemens属于典型的不等宽型探测器排列，而Toshiba被部分观点认为也属于等宽型。,两类不同排列组合的探测器阵列各有利弊。等宽型探测器排列的层厚组合较为灵活，但是外周的四排探测器只能组合成一个宽探测器阵列使用，并且过多的探测器排间隔会造成有效信息的丢失。不等宽型探测器的优点是在使用宽层厚时，探测器的间隙较少，射线的利用率较高，因为无法产生数据的探测器间隙只有7个，缺点是层厚组合不如等宽型探测器灵活。,4层螺旋CT探测器的排列主要有三种方式：Toshiba公司的多层螺旋CT有34排探测器，其中0.5mm
37、 4排，1.0mm 30排，最大覆盖范围32mm；GE公司采用16排1.25mm的等宽探测器，最大覆盖范围20mm；Philips(Picker)和Siemens公司采用8排15mm的探测器，包括四对1、1.5、2.5、5mm的探测器，最大覆盖范围20mm。,4层螺旋CT与单层螺旋CT相比，一次螺旋扫描覆盖的范围比单层螺旋扫描有所增加，每旋转一周的扫描时间也缩短至0.5s，纵向分辨力也有所提高，但4层螺旋CT扫描还未真正达到各项同性。其平面内（横向）分辨力为0.5mm，纵向分辨力则为1.0mm。,16层螺旋CT的探测器,16层螺旋CT由Siemens公司在2002年的北美放射年会上首先推出（S
38、omatom Sensation 16）。以两大CT机生产厂商为例，由Siemens公司推出的16层CT机的探测器阵列仍为不等宽型，探测器阵列中间部分为16排宽度均为0.75mm的探测器排组成，两侧各有1.5mm宽的探测器4排，总共24排，探测器阵列总宽度为24mm，或一次旋转最大覆盖范围为24mm。每排探测器数量为672个，总共有探测器数量是16128个。GE公司推出的16层CT机的探测器阵列也改为不等宽型，探测器阵列中间部分为16排宽度为0.625mm的探测器排，两侧则各排列1.25mm宽的探测器4排，总计探测器排数也是24排，探测器阵列总宽度为20mm，一次旋转最大覆盖范围为20mm。每
39、排的探测器数量为880个，探测器的总数为21120个。,Siemens公司16层CT的螺旋扫描模式有160.75mm，可选择的床移动速度范围是1236mm/s，即螺距可选范围为0.51.5（或称为824，自由可选），以及161.5mm，可选择的床移动速度范围是2472mm/s，螺距可选范围是0.51.5（或称为824）。GE公司16层CT的螺旋扫描模式有160.75mm（采用中间16排探测器），161.25mm（采用全部24排探测器）。3.2.1.3 64层螺旋CT的探测器64层螺旋CT是近些年推出的产品，其中探测器阵列的总宽度又有所增加，即一次旋转扫描覆盖范围增加，世界上四家高端影像设备生产
40、厂商探测器阵列最宽的达40mm，详细参数见表3-1。,商品名一次旋转扫描层数和扫描模式(mm)最大扫描覆盖范围(mm)最快机架 旋转时间(s)GE LightSpeed VCT 640.625 321.25400.35Philips Briliance 64640.625 321.25400.4Siemens Sensation 64选件640.6241.228.80.37(0.33Toshiba Aquilion 64640.5321.0320.4,多层螺旋CT探测器的材料一般都由稀土陶瓷闪烁晶体组成，与光电两极管一起共同组成探测器阵列。由于几何放大，实际使用中探测器层的宽度会有所误差，如Siemens公司的16层探测器阵列，实际探测器层的宽度可达到标称值的近两倍，即中间的探测器可达到1.35mm/排，两侧的探测器可达到2.7mm/排。 CT扫描的射线束由于探测器增宽接近锥形束（而不是非螺旋扫描时的扇形束），其纵轴方向剖面类似梯形，对单层CT而言，梯形中全部射线都可被探测器利用，而多层CT只有梯形平台处的射线对形成探测器信号才是有用的。另外，其外侧形成的一个半影区被称为“无用”射线，该半影随着层厚的减小而增加，但随着同时获得层数增加而减小。在实际应用中，半影区是由后准直器（病人侧）以及探测器内部自准直去除。,
