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CT技術的發(fā)展,最詳細!CT技術的發(fā)展,最詳細!CT技術的發(fā)展,最詳細!xxx公司CT技術的發(fā)展,最詳細!文件編號:文件日期:修訂次數:第1.0次更改批準審核制定方案設計,管理制度CT技術的發(fā)展自從GodfreyNHounsfied發(fā)明CT至今,CT技術應用到醫(yī)學臨床已有30余年的歷史。從最早只能掃描頭部到能用于全身各個部位檢查,從單層非螺旋CT到多層螺旋CT(T技術的發(fā)展突飛猛進,尤其是近十年來,更為迅速,平均每2—3年就有一個比較大的進展。本文僅就近10年來CT技術的發(fā)展做一回顧。一、CT成像技術的發(fā)展CT的出現是傳統(tǒng)X線攝影和計算機技術結合的結果,將影像檢查技術帶人一個新的劃時代的階段。CT應用到醫(yī)學臨床已有30多年的歷史。這期間CT的硬、軟件技術經歷了幾次大的革命性進步,一次是1989年CT在傳統(tǒng)旋轉掃描的基礎上,采用了滑環(huán)技術和連續(xù)進床掃描,滑環(huán)技術使掃描裝置可順一個方向作連續(xù)旋轉,配以連續(xù)進床,掃描軌跡呈螺旋狀,因而得名螺旋CT(helical或spiralCT)。另一次是1998年多層螺旋CT的問世,使得機架球管圍繞人體旋轉一圈能同時獲得多幅斷面圖像,開創(chuàng)了容積數據成像的新時代。這兩次革命性的進步在CT發(fā)展史中成為重要的里程碑。1998年多層螺旋CT問世后,CT的掃描技術和臨床應用都呈現加速發(fā)展的態(tài)勢,幾乎每年都有一個新的多層螺旋CT產品出現,4層、6層、8層、10層、16層螺旋CT等等。2003和2004年RSNA(北美放射年會)上,各個公司廠家又紛紛推出32、40、64層CT,成為目前CT發(fā)展的焦點。近十余年來,從非螺旋CT到螺旋CT、單層CT到多層CT,CT主要的硬件技術變化表現在其探測器、球管、計算機系統(tǒng)以及偽影校準算法的不斷進步上。1.探測器技術的發(fā)展最早的單層CT探測器覆蓋寬度只有10mm,最薄物理采集層厚也只能達到10mm。多層螺旋CT采用了陣列探測器,每一單列的探測器采集層厚可達到亞毫米,陣列探測器的組合覆蓋寬度最早達到20mm甚至32mm;而現在64排CT的覆蓋寬度可達40mm,最薄物理采集層厚依據不同廠家可做到高分辨率的亞毫米層厚0.5或O.625mm??梢钥吹教綔y器發(fā)展是向著寬體、薄層的方向發(fā)展。覆蓋寬度越來越大,層厚越來越小,會使影像質量更佳,掃描速度得到很大的提升,現在64排CT在10秒內即可以做全身的檢查,同時所得到的圖像都是高分辨率的亞毫米層厚。在單層CT中,掃描速度、圖像質量和覆蓋范圍這三者之間相互矛盾、相互制約、相互影響,而隨著探測器技術的發(fā)展,在多層螺旋CT中,這三者實現了有效的統(tǒng)一,臨床檢查能夠同時實現薄層、快速、大范圍的采集,很大程度上拓展了臨床的應用。

探測器單元的大小也是決定圖像質量的關鍵因素之一。在多層CT上不僅有傳統(tǒng)的XY軸分辨率,還提出了Z軸分辨率的新概念。在16層CT上首次實現了真正“各向同性”新理念,就是在X、Y主軸分辨率一致或相近,其體素為一正方體,從而使得任意斜面的圖像質量保持高度一致,有利于觀察微小解剖病變和結構。在16層CT上各廠家有,,之差別,在16層以上CT包括32、40、64排CT,GE、Philips和Siemens都采用了或0.6mm的層厚,Toshiba采用了的層厚。受益于球管焦點、機架設計。層厚等優(yōu)化設計,以及最大限度優(yōu)化了圖像的噪聲、掃描劑量和圖像質量之間的關系,盡可能找到一個平衡點。在探測器將來的發(fā)展中,我們可以看到探測器采集的最薄物理層厚已經達到了亞毫米,將來再提高的空間比較有限,而且臨床價值也有待探討。相反,探測器的寬度卻有著很大的發(fā)展空間,甚至于將來的平板CT,也是寬體探測器的一個最終體現。2.球管的技術發(fā)展

在單層CT上,球管的熱容量和散熱率比較低,在檢查中若要進行大范圍或薄層掃描就需要球管冷卻等待,限制了許多的臨床應用。隨著多層CT的出現,掃描覆蓋范圍增大、層厚變薄,球管設計也逐漸走向大熱容量、高散熱率和高毫安輸出的方向,以保證能進行薄層、快速。大范圍檢查,并同時得到高質量的圖像。

目前在多層CT上,球管設計和選擇有兩種發(fā)展趨勢:以GE公司的“V8”大力神球管為代表的大功率高毫安輸出球管和以Siemens公司為代表的Straton“0M”高散熱率球管。

衡量圖像質量的標準之一就是毫安秒(mAs),隨著機架旋轉速度的不斷加快(目前在16層以上的CT,旋轉速度均在0.4秒以內),更寬體的探測器技術的發(fā)展和亞毫米的掃描層厚都要求更高的毫安輸出量才能保證一定的毫安秒(mAs)以獲得良好的圖像質量,而且更寬體探測器技術大大縮短了CT掃描時間,一般在10秒時間內即可覆蓋全身檢查,這些特點決定了球管的發(fā)展趨勢。GE、Philips和Toshiba都采用了8Mhu或大容量球管,這種設計可以保證在不同胖瘦病人和掃描部位時均可以得到優(yōu)質的高分辨率的圖像,隨著掃描時間的縮短和探測器陣列層厚更薄,將來的球管對峰值毫安的設計要求可能會更高?!?Mhu”球管散熱率可達5M/min是其最大的特點,可以保證長時間的掃描而無需球管冷卻等待。3.圖像后處理的進展近10年來,各廠家在CT的圖像后處理上下了很大功夫。原來單層螺旋CT逐步可以開展初步的二維、三維圖像的重建,在多層螺旋CT出現后得到了快速發(fā)展,為臨床診斷帶來了新的立體診斷模式,使CT的臨床應用有了進一步的突破,可以實現心臟冠脈的無創(chuàng)成像、血管的曲面跟蹤重建CT功能學分析、CAD技術等等。同時,多種后處理技術的綜合應用并且程序化,更加豐富了影像學的信息,例如心臟“一站式”的后處理技術,只需選擇一個程序,就可以同時得到冠狀動脈的曲面2D圖像、冠狀動脈的平面拉直測量、冠狀動脈束的顯示以及心臟的形態(tài)、心室壁厚度及心室射血功能等諸多信息,使得無論從影像還是從臨床角度都能最大程度獲益。后處理技術的進展另一表現是各廠家都把原來在工作站上才能做的各種功能移植到操作主臺上進行,使得掃描檢查和圖像后處理更加緊密結合,也特別使得一些中級以下醫(yī)院節(jié)省了費用。關于計算機系統(tǒng)以及算法上的改進,由于篇幅所限,在這里不再贅述。4.影像數據管理的進展隨著CT薄層大范圍掃描的臨床應用和掃描層數的增多,圖像掃描、數據采集、傳輸、后處理重建將面臨龐大的數據流。尤其是到了64層CT,上千幅圖像成為了常規(guī)。以前在后處理平臺上各廠家都在追求穩(wěn)定性、安全性、便捷性。隨著數據的增多,如何加快圖像后處理,加強有效數據的管理,是提高診斷醫(yī)生的工作效率,減輕操作醫(yī)生負擔的關鍵。采用新技術使數據采集、重建和后處理一體化,是各廠家追求的目標,也是廣大臨床醫(yī)生的迫切需求?,F在GE公司推出的“深藍平臺”,借助于容積重建加速引擎該平臺在掃描的同時就能獲得直接二維冠、矢狀面和直接三維的圖像,突破了傳統(tǒng)以橫斷位測覽圖像的模式。數據向PACS和M作站定向傳輸時,事先就根據系統(tǒng)部位的不同進行了專業(yè)分組,解決了網絡擁堵,實現了數據分流。此外,在高級后處理軟件上整體融合CAD智能診斷并實現定性定量診斷,突破了從前單一定性診斷和單憑經驗診斷的模式。二、CT臨床應用的進展

1、心臟成像

CT的心臟成像是CT臨床應用的劃時代的突破,能對運動臟器的解剖細節(jié)進行細微觀察和病變診斷為影像學診斷開拓了全新的領域。在心臟成像中又一全新概念被提出:“時間分辨率”。時間分辨率的大小直接影響到凍結心臟的搏動,即檢查成功率和心率覆蓋范圍。16層CT的采集時間一般為—秒(全周掃描)。但在用于心臟檢查時,由于全周掃描速度不夠,目前的多層螺旋CT還不能象EBCT一樣實現一個心動周期一次全周掃描。絕大部分的廠家采用的是多扇區(qū)采集,即按心動周期將全周掃描分割成幾個區(qū),分次掃描,然后通過軟件技術將其融合成一幅圖像。多扇區(qū)采集的掃描時間為實際掃描時間除以2倍的心動周期數,如0.35秒掃描時間,四扇區(qū)采集,則它的掃描時間為44ms;再如秒掃描時間,二扇區(qū)采集,則它的掃描時間為83ms。為提高心臟檢查時的空間分辨率和時間分辨率,各廠家還推出了眾多的心臟檢查專用技術,如變速掃描,即掃描速度與心率自動匹配,根據病人的心動周期,特別是心律不齊者,調節(jié)掃描速度的方式。期相選擇性曝光則可在心電門控下僅選擇舒張期曝光,收縮期不曝光的節(jié)省劑量的掃描方式,尤適于冠狀動脈的觀察。全自動心電智能算法掃描可在心電門控狀態(tài)下準確推算出下一個“R”波到達的時間,從而啟動掃描,實現前瞻性心電門控掃描。R—R任意時相重建技術等等。目前最快的心臟成像能在5秒內完成掃描,既減小了由于長時間憋氣和造影劑注射引起心率波動對檢查成功率的影響,又大大降低了造影劑的用量,使幼兒、病重體弱患者都能在如此短的檢查時間內積極配合完成掃描。此外,專家級心臟后處理軟件功能,可以對冠狀脈、心肌、瓣膜進行多種重建和分析,從而對心臟進行全面的形態(tài)和功能診斷,提供了“一站式”的全息心臟解決方案。2.CT功能學成像分析傳統(tǒng)的CT影像學只要是對形態(tài)學進行診斷,近年來興起的CT灌注功能(CTPerfusinn)主要可以對組織的血液動力學進行診斷分析。CT灌注成像技術的理論基礎為核醫(yī)學的放射性示蹤劑稀釋原理和中心容積定律(centralvolumepriciple):BF=BV/MTT。放射學對比劑經靜脈注人,具有與放射性示蹤劑相同的藥物動力學,因此放射性核素的示蹤原理可用于動態(tài)CT的研究。注人對比劑后動脈及組織的時間一密度曲線(TDC)的橫坐標為時間,縱坐標為注藥后增加的CT值,其變化反映的是對比劑在該器官中濃度的變化,即碘聚集量的變化,從而反映了組織灌注量的變化。CT灌注技術首先最多應用的就是評價腦缺血的狀況。它可以早期顯示腦缺血的病灶,MayerTE研究灌注CT最早可在出現癥狀30分鐘后顯示病灶,異常灌注區(qū)表現為CBF下降;CBV正?;蜉p度升高,嚴重時下降;MTT基本正?;蜓娱L(延長的MTT是一個相當敏感的指標);TIP延長或消失。普通CT一般要到缺血18一24小時后才能顯示病灶,常規(guī)MRIFSE2WI要到癥狀出現2—6小時以后才能顯示高信號,因此腦CT灌注成像在早期腦梗死的診斷上具有重要意義。此外CT灌注技術在腫瘤診斷中也有了很大進步,它可以反映腫瘤內血管的生長情況和血液動力學情況,腫瘤中血管生成的研究認為腫瘤新生血管情況是評價腫瘤生長、轉移、良惡性及惡性程度的重要指標。病理學家應用免疫組化的方法測定腫瘤內微血管密度(MVD)來判斷腫瘤的惡性程度。運用CT灌注成像技術對其研究,不僅有助于鑒別診斷,判斷腫瘤血管生成的情況,對腫瘤的生物學特性及治療和預后的判斷也將有一定的參考意義。雖然CT在腫瘤中的應用剛剛起步,但研究表明BF、BV、MTT和PS均能反映血管生成過程中的血管變化,而且能夠用CT灌注在活體準確測量,從而為更好勾畫出腫瘤邊界,判斷預后和治療效果提供有價值的信息,今后有廣闊的應用前景。新對比劑的開發(fā)具有更高的分子量和更低的滲透組織對比劑提取分數(指腫瘤和腦以外的組織),會進一步提高灌注測量的準確性。3.低劑量CT普查以及CAD(計算機輔助檢測)技術CT低劑量篩查越來越為廣大醫(yī)務工作者所重視,這是近年來數字影像技術綜合發(fā)展的結果,包含多層CT、圖像處理和CAD等技術,主要用于肺癌,冠狀動脈鈣化積分和結腸癌的早期檢查。這也是得益于多層螺旋CT技術的發(fā)展以及CAD計算機輔助檢測技術的進步。20世紀90年代初隨著螺旋CT的出現,由于其一次屏氣可以完成全肺掃描,同時多層螺旋CT可以進行薄層再重建,常規(guī)得到高分辨率的圖像,不會遺漏小的結節(jié),因而提出低劑量螺旋CT篩查肺癌這一方法,使肺癌篩查重新得到重視。在肺癌篩查中,計算機輔助檢測系統(tǒng)起著越來越重要的作用,它可以提高結節(jié)檢出的準確率、提高檢查效率,增強檢查信心。當然,應用螺旋CT低劑量肺癌篩查目前也仍然存在一些爭議,探討的焦點是人T篩查能否降低肺癌病人的死亡率及對經濟價值分析等問題

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