計(jì)算機(jī)體層成像（CT）

計(jì)算機(jī)體層成像（CT）

鄧立新河南農(nóng)業(yè)大學(xué)牧醫(yī)工程學(xué)院目前一頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)計(jì)算機(jī)體層成像（CT）--概念計(jì)算機(jī)體層成像（Computertomography,CT）是將X線束透過機(jī)體斷層掃描后的衰減系數(shù)，通過計(jì)算機(jī)處理重建圖像的一種現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。它是X線檢查技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。目前二頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)計(jì)算機(jī)體層成像（CT）－歷史英國工程師Hounsfield早在1972年英國放射學(xué)年會(huì)上，首次作EMI公司頭部CT機(jī)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的報(bào)告，并在1973年英國放射學(xué)雜志上報(bào)道。這是影像技術(shù)的一項(xiàng)重大突破，Hounsfield因此獲得1979年諾貝爾醫(yī)學(xué)生物學(xué)獎(jiǎng)。此后，CT發(fā)展迅速，現(xiàn)已出現(xiàn)第五代CT和螺旋CT。第一代CT僅有1－2個(gè)探測器，掃描時(shí)間較長（5min）。第二代CT的探測器增加至30個(gè)，掃描時(shí)間縮短至15－20s。第三、四代CT探測器分別增加至800個(gè)、1200個(gè)，掃描時(shí)間縮短至2－5s。第五代CT是利用電子束透過機(jī)體，能量衰減后，被探測器所探測，經(jīng)轉(zhuǎn)換等處理形成圖像。第五代CT沒有球管和探測器的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)，最快掃描速度為每層0.05s。螺旋CT掃描則是指當(dāng)檢查床上的機(jī)體以均速進(jìn)入CT機(jī)架時(shí)，X線球管同時(shí)作連續(xù)螺旋式掃描。螺旋CT掃描具有掃描速度快、病灶檢出率較高、多功能顯示病灶等優(yōu)點(diǎn)。隨著技術(shù)的發(fā)展，32層、64層螺旋CT將在不久的將來陸續(xù)問世。目前三頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)一、CT的成像基本原理與設(shè)備（一）CT的成像基本原理計(jì)算機(jī)體層成像是將X線經(jīng)準(zhǔn)直器形成狹窄線束，作動(dòng)物體層面掃描。X線束被機(jī)體吸收而衰減。位于對(duì)側(cè)的靈敏高效探測器，收集衰減后的X線信號(hào)，并借模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，送入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)將輸入的原始數(shù)據(jù)處理，得出掃描斷層面各點(diǎn)處的X線吸收值，并將各點(diǎn)的數(shù)值排列成數(shù)字矩陣。數(shù)字矩陣經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成不同灰暗度的光點(diǎn)，形成由熒光屏顯示的斷層圖像。斷層圖像可以膠片、磁盤、光盤等形式永久保存。目前四頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)（二）CT的基本設(shè)備1．X線球管可分為固定陽極球管和旋轉(zhuǎn)陽極球管。固定陽極X線球管熱容量小，僅用于第一、二代CT。旋轉(zhuǎn)陽極球管熱容量較大，焦點(diǎn)較小，為目前CT均采用。2．準(zhǔn)直器準(zhǔn)直器位于球管X線出口端。準(zhǔn)直器的縫隙寬度可在1-10mm內(nèi)調(diào)節(jié)，這縫隙寬度決定掃描層的厚度。3．探測器用于探測透過動(dòng)物體的X線信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。4．模/數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將探測器收集的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，供計(jì)算機(jī)重建圖像。目前五頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)5．高壓發(fā)生器為X線球管提供高壓，保證X線球管發(fā)射能量穩(wěn)定的X線。 6．掃描機(jī)架與檢查床掃描機(jī)架裝有X線球管、準(zhǔn)直器、探測器、旋轉(zhuǎn)機(jī)械和控制電路等。檢查床可上下前后移動(dòng)，將動(dòng)物體送入掃描孔。7．電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)CT有主計(jì)算機(jī)和陣列處理器。主計(jì)算機(jī)控制機(jī)架與檢查床的移動(dòng)、X線的產(chǎn)生、數(shù)據(jù)的產(chǎn)生與收集、各部件間的信息交換等整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。陣列處理器作圖像重建。CT圖像可以膠片記錄，或存儲(chǔ)在磁盤、光盤、醫(yī)學(xué)影像存檔與通訊系統(tǒng)（PACS）中。目前六頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)目前七頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)目前八頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)二、基本概念（一）CT值不同的組織結(jié)構(gòu)存在有密度的差異，從而導(dǎo)致穿透物質(zhì)后X線的不同程度衰減。將這衰減系數(shù)值換算為CT值，作為表達(dá)組織密度的統(tǒng)一單位。某物質(zhì)的CT值等于該物質(zhì)的衰減系數(shù)（m）與水的衰減系數(shù)（w）之差，再與水的衰減系數(shù)相比之后乘以1000。單位為Hu（HounsfieldUnit）。即：某物質(zhì)的CT值=（m－w）×1000w目前九頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)水、骨、空氣的衰減系數(shù)分別為1.0、2.0、0。則其CT值分別為0、1000、-1000Hu。機(jī)體組織CT值的范圍可以骨的CT值1000Hu為上界，以空氣的CT值-1000Hu為下界。其中軟組織的CT值為35Hu，脂肪的CT值為-50Hu。即可包括由骨組織至含氣器官的CT值。不同的組織有不同的組織密度，CT圖像上就有不同的CT值，這是區(qū)別正常組織和病理組織的重要基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的X線照片是三維生物立體的二維平面圖，相鄰組織器官影像相互重迭。而斷層攝影雖可消除影像重迭，但其分辨率不高。相比之下，CT圖像是真正的斷面圖像，是組織斷面密度分布圖。CT圖像清晰，密度分辨率高，無斷面以外組織結(jié)構(gòu)干擾等。目前十頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)（二）窗位與窗寬窗位是指檢出某一組織時(shí)所選擇的CT值范圍的中間值。窗寬則是指該組織顯示圖像所選擇的CT值范圍。在觀察某一組織結(jié)構(gòu)時(shí)，通常以其CT值為窗位。提高窗位可使圖像變黑，降低窗位則圖像變白。加大窗寬可使圖像層次增多、組織對(duì)比減少、細(xì)節(jié)顯示差，縮短窗寬則圖像層次減少。目前十一頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)（三）像素像素是組成CT圖像的基本單元。像素愈小、愈多，愈能分辨圖像的細(xì)節(jié)，即圖像的分辨率愈高。現(xiàn)在的CT像素已由早期CT的160×160個(gè)像素，經(jīng)256×256個(gè)過渡到512×512個(gè)像素。目前十二頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)（四）空間分辨率空間分辨率是指在一定密度差下分辨組織幾何形態(tài)的能力。常以每cm內(nèi)的線對(duì)數(shù)或以可分辨最小物體的直徑（nm）來表示。目前十三頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)（五）密度分辨率密度分辨率是指在低對(duì)比下分辨組織密度細(xì)小差別的能力。CT的密度分辨率是普通X線的10－20倍。目前十四頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)（六）部分容積效應(yīng)部分容積效應(yīng)是指當(dāng)同一掃描層面內(nèi)有兩種以上不同密度的物質(zhì)時(shí)，所測CT值不是其中一種物質(zhì)的CT值，而是這些物質(zhì)的平均CT值。目前十五頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)三、CT檢查技術(shù)CT檢查技術(shù)有平掃、增強(qiáng)掃描和造影掃描。尚有薄層掃描、重迭掃描、靶區(qū)CT掃描、高分辨率CT掃描、延遲掃描、動(dòng)態(tài)掃描、CT三維圖像重建、CT多平面重組、CT血管造影、CT仿真內(nèi)鏡技術(shù)、CT灌注成像等特殊掃描等。目前十六頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)（一）平掃是指血管內(nèi)不注射造影劑的掃描。層厚1-10mm。（二）增強(qiáng)掃描增強(qiáng)掃描是指血管內(nèi)注射造影劑的掃描，以提高病變組織與正常組織的密度差和顯示平掃未顯示或顯示不清的病變。（三）造影掃描造影掃描是對(duì)某一組織結(jié)構(gòu)造影的同時(shí)作CT掃描，如脊髓造影CT、膽囊造影CT等。（四）薄層掃描適合于觀察細(xì)節(jié)病變，可避免部分容積效應(yīng)。層厚1-5mm。目前十七頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)（五）重迭掃描重迭掃描是指掃描床移動(dòng)距離小于層厚，使掃描層面部分重迭，可避免遺漏小病灶和部分容積效應(yīng)。（六）靶區(qū)CT掃描靶區(qū)CT掃描是指僅對(duì)感興趣的小病灶區(qū)域作局部掃描。常使用小視野和薄層掃描。（七）高分辨率CT掃描高分辨率CT掃描是指使用薄層高分辨率重建和特殊過濾處理，以獲得細(xì)微的組織結(jié)構(gòu)圖像。（八）延遲掃描延遲掃描是指對(duì)某一組織結(jié)構(gòu)作造影掃描時(shí)，利用某些組織或細(xì)胞的吸收與排泄功能，注射造影劑后的一段時(shí)間再次掃描。目前十八頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)（九）動(dòng)態(tài)掃描動(dòng)態(tài)掃描是指注射造影劑后作連續(xù)快速掃描?？煞譃檫M(jìn)床式動(dòng)態(tài)掃描和同層動(dòng)態(tài)掃描。（十）CT三維圖像重建CT三維圖像重建是指將螺旋CT掃描的容積資料在工作站重建合成三維圖像。這種重建三維圖像可360°隨意旋轉(zhuǎn)，供不同角度觀察病灶。（十一）CT多平面重組CT多平面重組可對(duì)任意平面容積資料進(jìn)行重組成冠狀面、矢狀面、斜面、曲面等任意平面，以從多平面和角度細(xì)致分析病變的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及與周圍組織的關(guān)系。目前十九頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)（十二）CT血管造影CT血管造影是指靜脈注射造影劑后，至在循環(huán)血液及靶血管內(nèi)出現(xiàn)最高造影劑濃度的時(shí)間內(nèi)，作螺旋CT容積掃描，重建靶血管數(shù)字化立體影像。（十三）CT仿真內(nèi)鏡技術(shù) CT仿真內(nèi)鏡技術(shù)是指將CT容積掃描獲得的影像數(shù)據(jù)作計(jì)算機(jī)后處理，重建類似纖維內(nèi)鏡所見的空腔器官立體圖像。（十四）CT灌注成像CT灌注成像是指加壓快速靜脈注射造影劑后，做一特定層面的快速動(dòng)態(tài)掃描，將反映血流灌注的參數(shù)轉(zhuǎn)換成灌注成像。目前二十頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)四、CT診斷的臨床應(yīng)用（一）正常解剖目前二十一頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)頭頸部逐層橫斷面CT掃描，可清晰顯示鼻腔、副鼻竇、鼻咽、喉、氣管等上呼吸道系統(tǒng)。腦部、延髓部和第1頸椎掃描，可顯示舌骨、喉軟骨及周圍軟組織。甲狀腺緊靠氣管?？谇?、咽、食道等上消化道系統(tǒng)則可在鼻、眼眶、眼眶后部、顴弓中部掃描中顯示。眼眶后部、額部、顴弓中部、頂顳部、腦部、延髓部和第3頸椎區(qū)域掃描可顯示中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。此外，頜骨、顱骨、椎骨的孔和管道均尚可顯示。目前二十二頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)目前二十三頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)腹部與骨盆部的逐層橫斷面掃描，可由肝臟前側(cè)至恥骨聯(lián)合止。從肝臟前側(cè)掃描至右腎中部，可顯示肝葉等結(jié)構(gòu)。與正常肝實(shí)質(zhì)比較，充盈液體的膽囊呈一X線透明區(qū)。可顯示食道、胃、小腸、大腸及直腸等消化道的軟組織結(jié)構(gòu)。造影劑可增強(qiáng)食道、胃、小腸的分辨率。麻醉前或麻醉后給予造影劑，幾乎不影響胃腸的顯示。大腸內(nèi)的氣體可增強(qiáng)大腸顯示。尚可顯示子宮、膀胱、尿道和陰道。正常犬腰薦椎（L5－S3）的逐層橫斷面掃描，CT影像可顯示椎體、椎弓根、椎弓板、關(guān)節(jié)突、棘突、橫突、附突、椎管、椎間孔、薦骨翼、薦骨嵴、中嵴、側(cè)嵴、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)、薦髂關(guān)節(jié)、椎管內(nèi)靜脈叢、硬膜外脂肪、鞘囊和L5－S3神經(jīng)根結(jié)構(gòu)。某些掃描部位可顯示脊神經(jīng)節(jié)、黃韌帶、椎間盤和脊神經(jīng)。 胸部逐層橫斷面CT掃描，可清晰顯示氣管支氣管樹、肺葉、心臟、大血管、胸肌、支氣管淋巴結(jié)等形態(tài)特征。目前二十四頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)目前二十五頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)犬胸腹部CT掃描與剖面比較1917151311975312018161412108642整犬橫切面排序和CT掃描序列ThealltransversesectionandCTscanview目前二十六頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)1234567891011121314圖2：圖1中橫切面1和CT圖1Fig．2：Transversesection1ofFig．1andIm:1ofCTview1.胸椎thoracicvertebrae2.椎孔foramenvertebrae3.椎間盤disciintervertebrales4.胸主動(dòng)脈aortathoracoca5.食管esophagus6.支氣管bronchus7.肺動(dòng)脈truncuspulmonalis8.肺臟lung9.心肌myocardium10.肋骨oscostae11.膈diaghragm12.肝liver13.肋軟骨cartilagocostalis14.胸骨sternum目前二十七頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)12345678910圖4：圖1中橫切面3和CT圖5Fig．4：Transversesection3ofFig．1andIm:5ofCTview胸椎thoracicvertebrae2.胸主動(dòng)脈aortathoracoca3.食管esophagus4.肺臟lung5.膈diaghrag6.肋骨oscostae7.肝臟liver8.膽囊gallbladder9.肋軟骨cartilagocostalis10.劍狀軟骨cartilagoxiphoideus目前二十八頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)1234567891011圖3：圖1中橫切面2和CT圖2Fig．3：Transversesection2ofFig．1andIm:2ofCTview1.棘突processusspinosus2.橫突processustransversus3.胸主動(dòng)脈aortathoracoca4.食管esophagus5.肺臟lung6.胸腔cavumpleurae7.膈diaghragm8.肋骨oscostae9.肝臟liver10.肋軟骨cartilagocostalis11.胸骨sternum目前二十九頁\總數(shù)三十五頁\編于十一點(diǎn)（二）腦腫瘤犬頭部腫瘤CT掃描，可顯示腦膜瘤、星狀細(xì)胞瘤、垂體瘤、