CT技术对临床医学的影响本科临床医学论文

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摘要：在CT技术产生及发展的30多年里,CT无论是在硬件还是软件方面都取得了很大的进步。2000年推出的16排螺旋CT,实现了各向同性微体素采集,从而为各高质量的图像后处理及高空间分辨率影像的显示奠定了基础。而今天64层CT的出现改变了整个医疗图景,超快的图像获取速度及三维重建能力为医学影像学开辟了新的应用领域,本文主要剖析了多层CT发展历程及其对临床医学发展的重要影响。

关键词：CT;螺旋CT;临床医学

CT是puted tomography的简称,它是一种功能齐全的病情探测仪器,是电子计算机X射线断层扫描技术简称。CT的工作原理是根据人体内不同的组织对于X射线吸收率的不同对人体进行测量,然后把测量得出的数据输入电脑中,由电脑对数据进行处理,再根据这些数据描绘人体被检查部位的立体图像,从而发现人体内任何部位的细小病变。

自第一台螺旋CT问世以来短短十余年间,其发展速度令人难以想象。1998年北美放射学年会(RSNA:Radiological Society North America)会首次出现了4层螺旋CT;2002年RSNA会16层螺旋CT样机展出;2003年RSNA会64排螺旋CT与大家见面;2005年RSNA已有128层CT的概念;2006年度RSNA会议上也提出了: 对于CT多少层就足够? 这样一个问题。就目前的技术而言,未来的CT机无论发展到多少层,一定会沿着扫描时间越来越短、层厚越来越薄、扫描剂量越来越小的方向发展。

1 多层螺旋CT的技术进步

1.1 快速扫描:

提高CT机架旋转速度是实现更快扫描的前提,由于限制机架旋转速度技术难题(如:巨大的离心力和配置安全性等)的突破, 自4层开始CT生产厂家已逐步开始摒弃皮带(或钢带)传动方式,而采用先进的电磁直接驱动方式(磁悬浮技术),大大提高了机架旋转的稳定性,减少了机械噪声以及机械摩擦产生的热量,扫描时间也由每旋转一圈需要1s,0.75s到0.5s,0.4s甚至更短的时间,并且由于磁悬浮机架无极限速度限制,随着技术的发展,扫描速度也必将越来越快。

64排CT可实现快速、大范围的薄层扫描,以东芝64排为例:最快覆盖范围可达120mm/s以上,其技术特性更适于心脏和外伤检查等领域,对于整个心脏扫描可以控制在7s内完成,相对于16排CT扫描速度提高了4倍,动态器官图像的细节显示能力更强。并且由于采集时间更短,时间分辨率更高,重建图像的运动伪影更少了,解决了患者憋气时间长的问题。现在厂家的64排螺旋CT能够达到的时间分辨率各不相同,最佳时间分辨率可达到40ms,基本达到了电子束CT(33ms)的水平,扩大了临床应用范围,即使呼吸急促、重度心律不齐和心率较快,甚至达到150次/分的患者64排能轻易完成检查而不需要控制患者心率。

1.2 探测器的发展:

多排探测器可谓CT最为核心的部件,数万个探测器沿长轴和水平方向二维排列,可以进行不同层面厚度的选择,最小的层面厚度为0.5mm。随着多层CT的发展,探测器变的扫描宽度越来越宽,数量越来越多,扫描层厚越来越薄。当4层CT刚面市时,各个厂家采用了不同的排列方式:东芝Aquilion4探测器为34排,其排列为:中央4排0.5mm,两边各15排1mm,总宽度为32mm;GE公司的Lightspeedl6为16排探测器,每排宽度1.25mm,总宽度为20mm;西门子SomatomPlus4和飞利浦Mx8000的探测器同为8排,每排探测器宽度不等,分别为1mm,1.5mm,2.5mm和5mm,总宽度为20mm。当CT发展到16层CT的时,虽然探测器的排数和总数不同,但设计方向终于统一,均采用了中央16排薄层,而两边为对等多排的排列方式。在64排CT中,常规扫描均采用最薄为0.5mm或0.6mm层厚采集,以达到各向同性成像,其纵向分辨率最佳可达0.35mm。

2 多层螺旋CT对临床应用的影响

设备技术的发展是正确诊断的必要硬件,探测器物理空间排列和螺旋扫描速度的提升使得对于运动脏器解剖细节诊断成为现实。以64排64层CT为例,现在已经可以将最难的心脏检查作为常规检查和研究,设备检查能力的提高伴随着广大患者对疾病普查认识的提高,都促成了心脏检查的进一步推广,而且东芝Aquilion64具备了根据美国ACC标准制定的左心室17分段功能性分析,开创了临床心脏研究的先河。在放射学对心脏的研究中,功能性分析集中在左心室及冠状动脉;在对左心室的研究中,17分段Polar map可反应出:局部心肌活动度、局部心肌厚度及局部心肌射血分数。对于临床心脏病患者尤其是心肌梗塞患者的梗塞部位、范围、运动程度等作出准确判断,并对患者的愈后作出评估。对于冠状动脉可同时观察冠脉的截面及成90度角交叉的长轴位成像,分析冠脉的截面积、管径及狭窄率等。同时这些新的功能正在变革许多既有的影像技术,相信会逐步取代诊断性冠状血管造影和光学结肠境检查等其他检查手段。

对扫描剂量的控制在CT的研发和临床应用中,必须在注重临床研究的基础上强调扫描剂量的控制。由于射线的生物效应,人体接受X射线照射积累到一定剂量后,会对人体细胞和组织产生较大的伤害。欧美等国家非常重视患者的受线剂量,对放射剂量要求非常严格。而扫描剂量及患者受线剂量也越来越引起而国内放射界的高度重视,在保证图像质量的基础上实现低剂量扫描,发展绿色CT已经成为发展趋势。东芝在64排CT中使用了先进的重建算法及软件,在保证图像质量的前提下,可将扫描剂量降低到常规扫描所需剂量的50% 。尤其是在灌注成像中,扫描剂量甚至能够降低可达80% ,从而大大降低了患者及临床操作医师的受线剂量。

3 多排螺旋CT发展的近期目标

四维CT即在三维基础上增加时间轴,从而实现对患者病灶立体、动态的观察。四维CT在兼顾多排CT的同时,新的临床应用包括以下几个方面:动态脏器的研究;血流动力学的研究;关节的运动功能;大范围的薄层高速扫描。就技术发展而言主要有两个趋势:超宽探测器的多层面螺旋CT,东芝公司已经研制了256排的超宽探测器,覆盖范围为128mm,可直接覆盖人体某一脏器,连续扫描即可采集到器官的0.5mm层厚高分辨率容积数据,从而重建出动态的三维图像 ;另外平板检测器CT也是众多专家预言的方向,实际上该技术已经提出了几年。平板CT的优点是可提供高空间分辨力的、可实现各种高级重建功能的容积性信息,使采集速度和方式发生革命性的变化,但要成为产品在技术上需解决的问题尚较多,至今还没有走出实验室用于临床,其中妨碍进入临床,主要是要解决平板检测器自身技术的问题、采集重建模式更新和高X射线剂量等技术难题尚需时日。

参考文献：

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