CT发展及其优缺点.doc

1、CT 发 展 及 其 优 缺 点CT 简 介 CT(computer tomography),计算机断层扫描。 CT 是 从 X 线 机 发 展而 来 的 ， 它 显 著 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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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 300 800个 ， 并 与 相 对 的 X线 管 只 作 旋 转 运 动（ rotate/rotate

7、 mode） 。 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 /

8、固定 式 （ rotate/stationary mode） 。 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50m

9、s， 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 （ Electron beam） 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

10、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

11、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

12、，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 X 射 线 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

13、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 CT 也 相 继 问 世 ， 如 单 光 子 发 射CT（ SPECT） ,正 电 子 发 射 型 CT(PET),核 磁 共 振 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 。