CT技术在医学领域的应用.ppt

CT ComputedTomography 计算机断层成像 是利用被测物体对某种物理量 一般是X射线光强 的吸收与透过率的不同 应用灵敏度极高的仪器对被测物体进行测量 获取投影数据 然后运用一定的数学方法 通过计算机重建该被测物体特定层面上的二维图像以及根据一系列的该二维图像重建三维投影的技术 CT的特点是操作简便 对病人来说无痛苦 其密度 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 CT技术发展 1972年英国工程师亨斯菲尔德 Hounsfield 和美国物理学家AllanM Comack将计算机技术和X线技术结合发明了计算机断层成像技术 被誉为 CT父 1974年推出了第一台商业化计算机断层扫描系统CT设备 它向医生展示了颅脑的横断面图像 提供了对诊断肿瘤 出血和梗塞很有价值的信息 这就是早期的 头颅CT 到20世纪80年代 CT技术的发展主要在于扫描部位的延伸 即从单一的头部检查拓展到体部检查 从80年代到90年代 主要是扫描速度的角逐 突破了亚秒的扫描速度 90年代到2000年代 螺旋CT技术使横断CT向可以连续扫描的螺旋CT过渡 多层螺旋CT从4 16 32 40层到64层CT广泛的临床应用 大大拓展了CT的临床价值 1895年伦琴发现X线 不久X线就被广泛用于医学领域 作为对疾病诊断的依据 扫描部分 由X射线源 探测器和扫描架组成 计算机系统 将扫描收集到的信息数据进行贮存运算 图像显示和存储系统 将经计算机处理 重建的图像显示在电视屏上或用多幅照相机或激光照相机将图像摄下 CT设备主要由以下三部分组成 CT是用X线束对被检测对象具体部位一定厚度的层面进行扫描 由探测器接收透过该层面的X线 转变为可见光后 由光电转换器转变为电信号 再经模拟 数字转换器转为数字 输入计算机处理 对图像的处理 将选定层面分成若干个体积相同的长方体称之为体素 将扫描所得信息经计算而获得每个体素的X线衰减系数或吸收系数 再排列成矩阵 即数字矩阵 数字矩阵可存储于磁盘或光盘中 经数字 模拟转换器把数字矩阵钟的每个数位转为由黑到白不等灰度的小方块 即像素 并按矩阵排列 即构成CT图像 第一代CT设备扫描和收集信息的方式主要是进行旋转和平移 具体原理是 探测器和相对应的X线管两者同时进行水平移动 接着绕着患者旋转一度 进行扫描 直至旋转180 收集到全部的数据 扫描速度慢 采集的数据少 现被淘汰 第二代CT设备将原来的X线束变成了扇形 同时增加到30个探测器 这样做进一步增加了扫描范围 进而能够采集更多的数据 第二代CT设备比第一代CT设备先进 主要体现在每一次能够旋转的角度是23 这样缩短了扫描的时间 但是仍然没有完全消除在扫描的过程中 扫描患者的运动产生的伪影 第三代CT设备的特点是增加了探测器的数量 增加到了300到800个 同时这些探测器和相对应的X线管只做旋转运动 这样设计的好处是能够收集到更多的数据 大大减少了伪影的产生 使图像的质量得到明显提升 扫描时间缩短至2 5秒内 它广泛应用于头部及全身检查 第四代CT设备 探测器可达数千枚 以环形排列且固定不动 X线管可作360 旋转 扫描时间缩短至2 5秒 这一代CT设备只有X线管绕着患者旋转 第五代CT设备 X线源用电子枪 使用扫描时间缩短到50毫秒 图像分辨率高 可检查心脏 但价格昂贵 所以受到限制 近十年来我国大都使用的是单层螺旋CT 它是在第三代CT扫描方式和滑环技术的基础上发展起来的 是CT技术的重要进步 它的原理是 通过连续扫描获得容积数据 然后经过螺旋插值计算得到重建层面的图像 在扫描期间 床沿纵轴连续平直移动 管球旋转和连续动床同时进行 使X线扫描的轨迹呈螺旋状 因而得名螺旋扫描 它的扫描是连续的 没有时间间隔 突出特点快速容积扫描 在短时间内对身体的较长范围进行不问断的数据采集 为提高CT的成像功能创造了良好的条件 由于技术的限制 尤其在需要快速扫描的检查部位 就牺牲了空间的分辨率 因此 对于单层螺旋CT较大容积的扫描 难以实现各向同性分辨率 螺旋CT 20世纪90年代到2000年代 螺旋CT技术使横断CT向可以连续扫描的螺旋CT过渡 多层螺旋CT从4 16 32 40层到64层CT广泛的临床应用 大大拓展了CT的临床价值 目前多层螺旋CT技术得到了飞速的发展 从1998年世界上第一台4层螺旋CT问世以来 多层CT每隔二三年都以4倍的速度增长 相对单层螺旋CT 多层螺旋CT技术在探测器阵列设计 层厚选择 重建算法以及提高扫描速度等几个方面都取得较大突破 在多层CT问世以前 CT机面临的主要问题就是层厚和扫描时间的矛盾 即薄层和短时间无法兼得 多层CT问世之后 多层CT的发展出现两种截然不同的方向 一种是侧重于覆盖范围的理念 采用64排探测器 64层数据采集系统 DAS 强调容积覆盖速度的提高 另一种是以西门子公司为代表的侧重于图像分辨率的理念 采用了64排0 6mm探测器 64层数据采集系统 DAS 它在实现容积覆盖幅度方面有理性的提高 同时 更强调Z轴分辨率的提高 多层螺旋CT CT灌注成像 利用了多层螺旋CT可以显示毛细血管染色情况这一功能 通过在静脉中注射造影剂后 对特定的组织或器官进行连续多层扫描 以获得该组平面内的时间密度曲线 TDC 以便用不同的数学模型得出血流量 BF 血容量 BV 平均通过时间 MTT 峰值时间 TTP 等参数 并用这些参数对该层面的组织或器官的功能进行评价 多层螺旋CT CT灌注成像 利用了多层螺旋CT可以显示毛细血管染色情况这一功能 通过在静脉中注射造影剂后 对特定的组织或器官进行连续多层扫描 以获得该组平面内的时间密度曲线 TDC 以便用不同的数学模型得出血流量 BF 血容量 BV 平均通过时间 MTT 峰值时间 TTP 等参数 并用这些参数对该层面的组织或器官的功能进行评价 在常规扫描和增强扫描上不易鉴别的肿瘤 感染 炎症 梗塞等 其灌注参数均有所表现 并可对痴呆 精神疾病 偏头痛等作出评价 有研究表明 CT灌注成像灌注参数值的测定对于原发性肝癌 肝转移瘤和肝血管瘤的鉴别诊断以及对邻近的肝组织受累情况的评估具有重要的临床意义 心脏成像 最新的64层螺旋CT只用5s就可完成全心脏扫描 可看清软 硬斑块及支架等 每幅图像的时间分辨率也已缩短至0 4 0 25s 而且随着多层螺旋CT所谓扇形或斑状扫查 可使一层面的数据重建由多列探测器分担采集 时间分辨率已进一步缩短至百余毫秒甚至数十毫秒 64层螺旋CT做心脏冠状动脉成像成功率接近100 血管造影智能跟踪技术 能使注入血管中的造影剂在达到目的脏器 如脑 肾脏 肝脏 区域后与预先设定的阈值相等时启动扫描 从而获得最佳动脉期 静脉期 与平衡期图像 能对动脉瘤 动静脉畸形 脑血管狭窄等多种脑血管患者进行多层螺旋CT血管造影检查 并应用后处理工作站进行脑血管三维重建 以立体图像显示出病变解剖关系 获得准确清晰图像 CT血管造影三维重建可全方位显示脑血管 具有微创 安全 可靠 费用低廉等特点 适合于手术计划制定 术前定位及随访 血管成像 多层螺旋CT扫描速度快 时间分辨率高 血管成像操作简单 方便 安全 无创伤性 可部分或基本取代传统的血管造影 是目前无创伤性血管成像的又一主要手段 对外伤或急重症病人 外伤或急重症病人需要及时并且准确的诊断 才能正确及时地抢救 最新64层螺旋CT全身高分辨率各向同性采集只要10s 真正实现全身大范围的扫描 可迅速查出内脏受损伤的情况 以便及时进行抢救 是外伤急诊CT临床应用的巨大突破 对于事故死亡的病人用多层螺旋CT扫描代替尸检 具有简单 快速的优点 在实际应用中受到法医的肯定 避免了不必要的医疗纠纷和尸体解剖 多层螺旋CT在尸检中的应用 CT下经皮肺穿刺定位技术的临床应用 应用西门子SomatomV Z四层螺旋CT机对1832例病人行胸部经皮肺穿刺术 其中男性989例占53 94 女性843例占46 06 年龄最大84岁最小19岁肺部病变1801例占98 31 纵隔病变 肺野生长 31例1 69 最大病灶5 57 11 38cm 最小病0 2 0 2cm 主要采用定位法 准确定取肺部病灶与相对应的肋间隙的皮肤投影点 并测得该投影点至胸膜壁层及病灶间的距离和角度 临床上往往把获取病灶的病理细胞或组织作为临床诊断的依据和治疗方向 所以愈来愈依赖穿刺术 而穿刺定位的准确与否 是该术成败的非常重要因素 本定位方法两次扫描准确率达100 阅读该CT片从中找到病灶至皮肤的投影点 再通过该投影点至相邻的骨性标志算出该骨性标志与投影点间的距离 将金