_第六節(jié)電子束CT

1、 電子束CT 電子束CT定義 電子束CT(electron beam CT；EBCT)又稱超高速CT(ultrafast CT，UFCT)，電子束成像系統(tǒng)(electron beam imaging system；EBIS)或電子束體層攝影(electron beam tomography；EBT)。EBCT的X線發(fā)射是由連續(xù)發(fā)出的電子束經磁場偏轉后，依次撞擊環(huán)形排列的鎢靶后產生的，它的探測器也是固定的環(huán)形排列，可隨時接收對側發(fā)出的X線信息。這種設計使每個斷層面的成像時間大大縮短。EBCT是美國Douglas boyd博士于1983年首先開發(fā)并應用于臨床。其掃描速度快達50100ms，時間分辨

2、力高，對心臟、大血管的檢查有其獨到之處，幾乎不受心跳及血管博動的影響。 一、電子束CT的特點 1.沒有X線球管 EBCT主要由電子槍、聚焦線圈、偏轉線圈、探測器組、臺面高速運動的檢查床和控制系統(tǒng)組成。 其工作特點有: 工作時掃描序列啟動，計算機發(fā)出指令便電子槍產生并加速電子束，即高熱量電子脈沖，當電壓13OkV時電子束的電流大約為590mA650mA。工作特點 電子束由聚焦線圈和偏轉線圈控制通過高真空偏移管，聚焦線圈使電子束聚焦成毫米級的小焦點，而偏轉線圈的磁場變化使得聚焦電子束旋轉轟擊四個弧形靜止鎢靶環(huán) (依次為A、B、C、D環(huán))中的一個，產生旋轉的X線。 工作特點 E靶環(huán)位于D靶環(huán)前方，用

3、于調整電子束形狀和掃描軌跡，但不產生圖像數據。 計算機控制電子束掃描速度，掃描的靶環(huán)數，靶環(huán)被掃的次數。工作特點 準直器控制X線束的形狀。X線束呈扇形穿透病人被探測器組接收。 兩組探測器組 (環(huán)1、環(huán)2 )平行排列于掃描機架上部210范圍內。工作特點 接收到的X線信號由數據采集系統(tǒng)進行預處理后經光纜送至掃描存儲器，經快速重建系統(tǒng)形成與CT圖像相同的影像。 2.觸發(fā)掃描 觸發(fā)掃描即掃描的啟動。EBCT掃描的觸發(fā)方式有: (1)手動觸發(fā):由操作者控制按鍵啟動掃描。每觸發(fā)一次掃描一次，僅用于多層掃描方式。 (2)動態(tài)觸發(fā):由呼吸運動控制。病人每次屏氣，自動快速掃描若干層，然后間隔一個呼吸間期，再次進

4、行屏氣掃描，直到掃描完成。動態(tài)觸發(fā)僅用于單層掃描方式。 (3)定時觸發(fā):由操作者按鍵一次即啟動整個檢查的掃描，掃描按預先設定的時間間隔進行。定時觸發(fā)在多層和單層掃描方式均可使用。 (4)心電門控觸發(fā):根據病人的心電圖，掃描系統(tǒng)按預選的心電時相，即RR間期的百分數和預定的R波間隔數觸發(fā)掃描。心電門控觸發(fā)適用于心血管系統(tǒng)的檢查，多層和單層掃描方式均可使用。 3.掃描體位 EBCT的橫軸位 (橫斷層面)掃描是心臟大血管容積掃描的常規(guī)體位。掃描范圍根據實際需要決定，最大范圍達62.9cm。此外還可從不同的軸位對心臟掃描觀察： (1)心臟短軸位 :檢查床面呈頭高足低15度，檢查床長軸順時針旋轉25，使掃

5、描層面與心臟長軸垂直，顯示心臟短軸位影像。掃描范圍包括心尖至心底部。心臟短軸位可減少心室容積和射血分數測量中的部分容積效應影響，是心臟多尾曲影和血流檢查的常用掃描體位(圖3-11)。 3.掃描體位 (2)心臟長軸位 :檢查床面不傾斜，檢查床長軸反時針旋轉25，使掃描層面與心臟長軸平行，顯示心臟長軸位影像。掃描范圍應覆蓋整個心臟。心臟長軸位用于觀察二尖瓣、左室根部、主動脈流出道和心尖部病變，是心臟多層電影檢查的常用掃描體位(圖3-12)。 4.特點 EBCT的最大特點是時間分辨力高。時間分辨力嚴格地說是用來研究人體活動器官機能的，即人體器官在不同時刻的活動狀況，必須借助電影和錄相等手段。但人體注

6、射對比劑后，對比劑隨血流在人體器官內灌注，也會有時間差異，如果在不同時間內對某一組織的某些層面連續(xù)掃描，并測定CT值，將其制成時間密度曲線，可得到器官隨時間變化的，具有血流特點的圖像，這就是CT的時間分辨力的表現形式。EBCT用電子束掃描代替了X線管與探測器的機械運動，掃描時間可短至5Oms，一次屏氣可按預定編程進行兩次單層連續(xù)容積掃描，時間分辨力明顯提高。目前在心、腦血流灌注，CTA重組等方面優(yōu)于MSCT，在冠脈造影方面，也有很大潛力和發(fā)展前景。 5.局限性 EBCT設備昂貴，維修費用高，病人的檢查費用也較高，目前國內尚未普及，難以推廣應用。 二、基本掃描方法 電子束CT以電子槍發(fā)射電子束，

7、再由電子束轟擊掃描機架下部的圓弧形鎢靶環(huán)產生旋轉X線，實現CT掃描。按電子束掃描速度及工作方式，基本掃描方式可分為兩種。 （一）單層掃描 單層方式 (single silce mode；SSM)是電子束只掃描四個弧形靜止鎢靶環(huán) (依次為A、B、C、D)中的C靶環(huán)，由在掃描架上部210范圍內平行排列的兩組探測器 (環(huán)1、環(huán)2）的環(huán)2接收信號，每次掃描可得一幅斷層圖像。單層掃描的電子束掃描速度為9次/s，一個掃描周期是116ms，其中掃描靶環(huán)所需時間l00ms，掃描間隔16ms。掃描層厚有1.5mm、3mm、6mm和lOmm可選。 1.單層定位掃描(single slice preview sca

8、n；SSPS) 是為單層容積掃描獲取定位圖像的掃描，是一種特殊的電子束掃描方式。 電子束CT掃描機架下有A、B、C、D四個圓弧形鎢靶環(huán)，位于D靶環(huán)前方另外還有一個E靶環(huán)，用于調整電子束形狀和掃描軌跡，但不產生圖像數據。 單層定位掃描時電子束在E靶環(huán)的左側開始掃描，至E靶環(huán)正下方時，躍到C靶環(huán)產生垂直方向的X線束，經探測器環(huán)2采集數據得到病人正位定位圖。電子束只在C靶環(huán)停留瞬間又回至E靶環(huán)，當運動到E靶環(huán)終端的水平位置時，又躍到C靶環(huán)，產生水平方向的X線束，得到病人的側位定位圖。根據所得到的正側位定位圖來確定各種體位的掃描層面。 2.單層步進容積掃描(single slice step volu

9、me scan；SSSVS) 是指每次觸發(fā)，電子束掃描C靶環(huán)一次，獲得一幅斷面圖像，然后計算機移動檢查床面至一新的位置，再次觸發(fā)掃描，直至預設的掃描次數完成為止。每層的掃描時間在0.12s之間，掃描范圍由層數和床的移動速度而定，掃描層數由1層160層，掃描所得圖像數與層數相同。步進容積掃描還可進行不鄰接的薄層掃描，對胸、腹部病變的快速篩選檢查有特殊價值。 3.單層連續(xù)容積掃描(single slice continuous volume scan；SSCVS) 是EBCT的連續(xù)數據采集方式，方法是電子束連續(xù)掃描C靶環(huán)，同時檢查床面連續(xù)移動。 每幅斷層圖像可由獲得的容積數據重建而成，相當于螺旋C

10、T掃描，但速度更快，例如曝光時間0.3s，在13.8s內達629mm，可掃描40層；如曝光時間0.1s，在16.2s內可掃描140層，最大掃描范圍可覆蓋胸腹主動脈及其主要分支。 連續(xù)容積掃描因檢查時間短，胸部和腹部血管掃描可在20s左右，即血漿碘濃度峰值內完成圖像采集，減少了對比劑用量，提高了影像的增強效果，血管結構顯示較佳。同時，單層連續(xù)容積掃描采集的數據用于重組三維圖像，重組圖像的質量較高，使電子束CT血管造影成為常用的檢查方法。 單層連續(xù)容積掃描還可進行預編程序的兩個鄰接掃描，即預先制定出鄰接掃描方案內兩個掃描程序的所有參數，第一個掃描序列完成后，計算機自動按預定間隔時間、掃描起始床位和

11、床面移動方向開始第二個掃描序列。這樣，注射一次對比劑，可獲得同一容積范圍內不同對比劑時相的影像。例如肝動脈和門靜脈的雙期增強影像。 4.單層血流掃描(single slice flow scan；SSFS) 是指電子束按預先設定的掃描方案，在某一層面重復多次掃描，獲得該層面的多幅圖像，記錄對比劑在該層面一定時間范圍內的動態(tài)變化，用以研究該層面血流的動態(tài)情況。 （二）多層掃描 多層掃描方式(multiple slice mode；MSM)是采用多靶掃描。 靶環(huán)掃描順序永遠是D-C-B-A，不可反向移動，探測器環(huán)1和環(huán)2同時使用，每個靶環(huán)發(fā)射的X線可以產生兩幅緊密鄰接的斷面圖像，相鄰的兩個靶環(huán)掃描

12、產生的圖像有4mm的組織間隔。 四個鎢靶可有不同的靶環(huán)組合，例如D、C靶，D、B靶和D、C、B靶等。如果選用四個靶環(huán)掃描，每次可獲得8幅斷面圖像，每秒則可獲得34幅斷面圖像。多層電子束掃描速度為17次/s，一個掃描周期是58ms，其中掃描一個鎢靶環(huán)所需時間是50ms，掃描間隔8ms，掃描層厚7mm。 1.多層定位掃描(multiple slice preview scan；MSPS) 多層定位掃描供多層容積掃描時獲取掃描定位圖。方法是電子束逐個掃描靶環(huán)D-C-B-A一次，得到8個鄰接的斷層圖像，總曝光時間224ms.根據實際需要選擇2、4或6個斷層圖像也行。 2.多層電影掃描(multiple

13、 slice movie scan；MSMS) 用于動態(tài)顯示身體某些快速運動器官以確定其功能。 方法是每次觸發(fā)，電子束完成對某一個靶環(huán)的預定掃描次數，下次觸發(fā)依次掃描下一個靶環(huán)，直到預定靶環(huán)組合掃描完成。每個靶環(huán)最多可掃描20次。多層電影掃描常用于觀察心臟情況，記錄心臟從最大充盈至最大排空的舒縮運動，評價左/右心室功能、室壁運動及其厚度、瓣膜運動、射血分數、搏出量、舒張末期容積、收縮末期容積、心輸出量和心肌重量。還可用于觀察關節(jié)運動和氣道阻塞。 3.多層血流掃描(multiple slice flow scan；MSFS) 用于研究血流運動，以確定某器官的血流灌注或分流情況。常用于了解冠狀動脈

14、搭橋血管的開通情況、心肌灌注、心內外分流、主動脈瘤和腎、肝、腦的血流灌注以及腫瘤的血供情況。 掃描方法是每次觸發(fā)，電子束依次掃描預定的靶環(huán)組合一次，重復至預定的掃描次數完成。多層血流掃描可選用不同的靶環(huán)組合，最多允許4靶8層圖像，2或3靶組合時，靶間可有間隔，但掃描順序依舊是D-C-B-A方向，每靶最多可掃描20次。 4.多層容積掃描(multiple slice continuous volume scan；MSCVS) 與單層容積掃描類似，每次觸發(fā)，電子束掃描C靶環(huán) “n”次，然后檢查床面移動至一新位置，再次觸發(fā)啟動另一次重復掃描，直至預定掃描序列完成?！皀”次掃描所得原始數據，經累加平均

15、處理可改善圖像的信噪比，提高圖像質量?！皀”的選擇范圍是119次，每層掃描時間根據所選的“n”值而定，由0.050.95s。 5.多次平均血流檢查(multiple averaged flow study；MAFS) 方法是每次觸發(fā)，電子束掃描A、B、C、D中任意一個靶環(huán) “n”次，直至預定觸發(fā)數完成?！?n”次掃描所得原始數據累加平均后可改善圖像的信噪比，提高圖像質量。 （三）EBCT的對比劑使用技術 電子束CT的增強掃描同樣必須使用碘對比劑，要想達到理想的增強效果，對比劑的濃度，用量及注射方法這三要素不可忽視。 1.對比劑的濃度 通常采用碘濃度300mg/m1(60%)即可達到良好的增強效

16、果。對超重或心功能不全者可增加碘濃度如采用370mg/ml的產品。嬰幼兒則應根據體重和先天畸形的特點等，依照情況將對比劑稀釋為150l250mg/ml為宜。 2.對比劑的用量 成人容積掃描用量約4080ml；血流掃描約3035ml；電影掃描約4555ml。嬰幼兒的用量按千克體重計算，不超過1.53.Oml/kg。 3.對比劑的注射方法 根據臨床的診斷要求和電子束CT的掃描方式不同，有3種對比劑的注射方法。 (1)多層電影掃描方式: 常采用二種時相注射對比劑。第一時相注射速度為34ml/s，持續(xù)lOs；緊接著進行第二時相的注射，注射速度為1.52ml/kg，一直維持至掃描開始后2s。 這樣就保證

17、了在左右心室對比劑充盈的高峰期進行多層電影掃描，可使影像中的左右心房室對比劑充盈較一致，并避免上腔靜脈人口處由于對比劑濃度過高造成的偽影。此注射方式的特點為注射對比劑速度較慢，持續(xù)時間較長，以保證每幅圖像中心腔內均有對比劑充盈。 (2)血流檢查方式: 常采用靜脈團注法，對比劑的注射速度達78ml/s。 此注射方式的特點為注射對比劑的速度快，持續(xù)時間短。以保證血液檢查時能記錄到興趣區(qū)對比劑從出現到消逝的完整過程。 (3)容積掃描方式: 也采用靜脈團注法，不同的是對比劑的注射速度為35ml/s，對比劑在25s內注射完畢。以保證整個掃描范圍內興趣區(qū)的組織增強效果。 4.循環(huán)時間的測定 循環(huán)時間是血液

18、從一個標記點流到另一個標記點的時間，測定的方法有兩種。 (1)硫酸鎂測定法:經肘靜脈注射10%硫酸鎂2ml，注射開始至舌咽部出現熱感的時間即為病人的循環(huán)時間，又稱臂-舌循環(huán)時間，較常使用。 (2)血流掃描測定法:經肘靜脈注射1012ml碘對比劑，進行血流方式掃描，測得實際興趣區(qū)的時間密度曲線，以確定掃描的起始時間。 5.掃描起始時間 掃描起始時間是指從注射對比劑到開始掃描的時間，正確的掃描起始時間是電子束CT檢查成功的關鍵。 因此通過病人循環(huán)時間的測定，來決定增強掃描時對比劑注射后掃描的起始時間。一般來說，血循環(huán)的平均時間約 16s，經肘靜脈注射對比劑開始到對比劑到達主動脈的時間是18s，快者

19、可縮短為15s，心功能不全者可延遲至30s以上，存在個體差異。血流掃描如果觀察左心，掃描起始時間約為1/2循環(huán)時間；觀察右心，掃描與注藥同時或稍延遲2s。多層電影掃描的起始時間大約在循環(huán)時間土2s為宜。 雙源CT雙源CT 簡介 最早的關于雙（多）源CT的專利構想分別由德國西門子公司、美國GE公司及荷蘭飛利浦公司分別提出。由于工程和技術方面的原因，目前僅西門子一家公司將此構想實現為產品。2005年11月西門子公司正式將這一劃時代的影像學診斷產品展現在世人面前。2006年中國北京協(xié)和醫(yī)院率先引進了中國第一臺雙源CT。雙源CT 結構 裝配有2個球管和對應的2個探測器系統(tǒng)，2組采集系統(tǒng)呈90交叉安裝在旋轉的機架上，每次旋轉每組探測器可以獲得層厚為0.6 mm的重疊64層圖像。機架旋轉的最短時間為0.33 s，每個球管的最大峰值輸出為80 kW。雙源CT 用途 傳統(tǒng)螺旋CT由于僅有一套X射線發(fā)生裝置和一套探測器系統(tǒng)，所以在掃描高速運動物體時（比如冠狀動脈）將會顯得力不從心。雙源CT系統(tǒng)同時使用了2個射線源和2個探測器系統(tǒng)，