【344放射中级职称考试笔记】 – CT成像基础

2024-04-25 0 641

CT 成像原理与设备

一、CT 的成像原理与方式

CT 与常规 X 线摄影一样,它的成像也是利用了 X 线的原理。X 线穿过人体各组织后会发生衰减,主要是因为能量被吸收(同时也有散射的缘故)。不同的组织会有不同衰减系数,也就是说不同的组织会有不同的 X 线衰减程度,而所有的应用 X 线的成像技术和模式都是以此为基础的。目前所应用的投影方式 X 线成像技术可分为两类,模拟成像和数字成像,CT 则是应用数字成像的典型。

(一)数字成像所谓数字成像实际上就是将模拟信号数字化,也就是把连续变化的模拟曲线变化给予相应的具体值,形成离散而非连续的数字值。这些数字以行和列的排列形式组成数字矩阵,然后将数字矩阵转化为可视图像的像素矩阵,每个像素根据数字矩阵中相应的数字以不同的亮度(即灰阶)表现出来。

X线数字成像中,一种是模拟图像数字化;另一种是将获得信息由模拟量直接转换成数字(模数转换)量,然后成像,如 CR 和 DR。CT 和这些数字成像又有所不同,并非直接测量而是经过不同方式的计算方法使每个像素数字化,是个间接过程。

与模拟成像相比,数字成像的优势很多,可以进行高保真的存储(磁带及光盘)和传输(电缆、电话及卫星),并且随时可以高保真的调阅,这是胶片存储所不及的。可以进行图像后处理(改变对比度、灰阶和图像大小,计算距离、面(体)积、测量像素或感兴趣区的密度值以及二维三维甚至四维的图像重建);软组织对比度分辨力(密度分辨力)也明显高于模拟成像,它的不足之处是空间分辨力较模拟图像低得多,目前最多为1024X 1024矩阵

CT扫描模式CT的X线球管发出的 X 射线与常规 X 线摄影的不同,在准直器的作用下,X 射线呈有一定厚度的笔形或扇形束穿过相同厚度的人体断层;接收衰减后X线的方式也与常规X线摄影不同,替代常规X线摄影中胶片感光颗粒和荧光屏作用的是探测(detector),探测器的作用为接收穿过人体不同组织后衰减的 X 线,并将射线强度转换成不同电流强度的电信号,送入数据采集系统(DAS);这些原始数据最终在中央处理器计算成为图像数据,再形成可视化的图像。

目前CT扫描模式有以下几种:

断层扫描(轴位扫描)CT最初的扫描模式,扫描时载有患者的扫描床在扫描位置静止不动,X线束对准设定的扫描区域,扫描时球管绕被扫描者旋转并以脉冲形式发射X线,通常是360°(也可以小于360°称为部分扫描),这个断层扫描完毕,扫描床移动(移动时球管不发射X线)使另—个断层对准X线束,再进行下一次扫描扫描。螺旋扫描出现之前所有的CT机器都是这一种扫描方式。随着宽探测器多层CT的发展,又开始重新应用这种扫描方式,又称为步进式扫描,同样是扫描时扫描床静止不动,但是由原来的二维采集改为三维采集,最常用的是心脏门控扫描。

CT图像的重建主要有以下三种运算方法:反投影法(back projection),亦称综合法(summation method);迭代法(interactive methods),包括代数重建法(algebraic reconstruction)、逐线校正法(ray -by -ray correction)、逐点校正法(point- by -point correction);③解析法(analytic methods),包括二维傅立叶转换法(two-dimensional Fourier analysis) 、滤波反投影法(filtered back-projection) 和褶积反投影法(convoluted back-projection )。在上述三种重建方法中,由于运算量较小、图像质量较高,解析法的使用最多

2.螺旋扫描是建立在滑环技术应用的基础上发展起来的一项新的扫描方式滑环技术是20世纪70年代末开始采用的新技术。滑环时代之前,含有 X 线球管的旋转部分与静止部分之间的馈电和信号传输是靠电缆来完成的,电缆的有限长度限制了球管的旋转运动,使球管的运动只能是双向往返式,无法向一个方向进行连续扫描。所谓滑环装置,就是用类似发电机上碳刷作为旋转部分,带有凹槽的滑环作为固定部分,代替电缆来进行固定部分与旋转部分之间的馈电和信号传输。省却了电缆,使球管可以向一个方向连续旋转。

扫描过程中,X 线球管围绕机架连续旋转曝光,曝光的同时检查床同步匀速移动,探测器同时采集数据,由于扫描轨迹呈螺旋线,故称螺旋扫描螺旋扫描的特点是将传统常规 CT 的二维采集数据发展为三维采样。这种采样完全不同于常规 CT 的采样,常规 CT 中采样时患者(检查床)静止不动,因而是一次二维采样。采样完成后检查床运动一段距离,再进行另一层面的二维采样。两次采样之间存在间隔。螺旋扫描则不同,球管连续旋转曝光的同时,检查床也在匀速运动,直至扫描完预定范围,由于扫描的轨迹呈螺旋状,所以称之为螺旋扫描。螺旋扫描是整个扫描区域连续不间断的三维采样,又称为容积或体积采样,然后自三维数据中再重建出二维断层图像。所以螺旋扫描又称体积或容积扫描(volume scanning),这种采样为数据的后处理带来了更大的灵活性。由于螺旋扫描的轨迹呈螺旋状,与常规 CT 的扫描方式不同,扫描一周的起点与终点不在同一点上,这样在图像重建时采用的方法亦不同,它采用的是内插法,又称差补法(interpolation)。随着宽探测器多层螺旋CT的发展,图像重建方式也在不断地改进,目前采用的多是锥形重建算法,可以有效消除X线的硬化伪影。最近,随着计算机容量和计算速度的迅猛发展,迭代算法又用于图像重建,由于可以有效地降低噪声,图像质量得到显著的提高。

螺旋扫描与常规断层扫描相比,有两大优势。第一是“快”,即扫描速度快。例如常规断层扫描一个扫描周期大约10秒,如果扫描范围为100mm,层厚为 lOmm,全部扫描时间需要100秒。如果用螺旋扫描,旋转一周为1秒,螺距为1,层厚和扫描范围不变,仅仅需要10秒,快了10倍。因此螺旋扫描可以大大缩短患者的检查时间,患者免去长时间平卧在检查床上的痛苦和长时间的待诊带来的烦恼。“快”还可以使整个扫描区域内的动态增强扫描成为现实,而常规 CT 只能在一或几层内完成动态扫描,这就为许多病变的诊断与鉴别诊断带来更多更有意义的信息。“快”还能在允许的扫描时间内覆盖更长的范围,例如可以一次屏息完成肝、胰腺甚至肾脏的扫描。

螺旋扫描的第二个优势是“容积数据”,由于孔径的限制,CT 扫描只能获得人体的横断层解剖图像,前后左右的关系十分明了。但是上下解剖关系的显示始终是 CT 的缺陷。“容积数据”可以在工作站上进行图像后处理,重组成高质量的冠状、矢状、斜位甚至曲面图像,弥补了只能横断扫描的缺陷。还可以进行三维图像的重建,使我们能够立体地观察病变。常规 CT 在胸腹部扫描中常常遇到一个难题,即患者无法做到每次屏息的呼吸幅度完全一致,虽然扫描床的移动非常精确,实际获得的每两层面之间纵轴方向的连续性很差,对于较小的病灶很容易在两次扫描之间漏掉。这是实际应用中非常令人头痛的事。“容积采样”是在一次屏息中获得的连续数据,不会再产生上述问题。

3.电影扫描电影扫描又不同于以上两种扫描模式,这种模式扫描时被扫描物体静止不动,球管圈绕扫描床连续旋转曝光,进行若干个360°的采集,图像的解剖位置不同,图像之间是时间差别,目前主要用来进行增强后的动态扫描,例如某个组织脏器或者肿块的灌注成像

二、CT 设备

1.扫描部分

(1)高压发生器:它的作用是为X球管产生X线提供稳定的直流高压,CT、球管大约需要120~140kV的直流高压。随着各种技术的发展,高压发生器的性能越加稳定,体积亦越来越小。早些时候的常X-CT、及高压滑环 CT 的高压发生器位于扫描架(gantry)之外,对其体积的要求不是很高。而具备螺旋扫描功能的低压滑环 CT 则需配备放置在扫描架之内的小巧的高频高压发生器。

2)X线球管:作用是发射X线。

3准直器准直器是位于球管前方,通过可调节窗口决定 X 线宽度的装置,使X线呈有一定厚度的扇形束状,调节窗口的宽度可变换X线束的厚度,决定扫描的层厚

4探测器它的作用是接收衰减后的X线并将其转化成为电信号。新—代的固体探测器已有开发,如稀土陶瓷探测器转换率高达99.99%,余辉也非常短,适合高速扫描的要求。

(5)扫描架和扫描床:扫描架内装沿轨迹运动的X线球管,球管对面是成排的探测器(或与球管同时运动,或固定在扫描架上),二者之间是扫描孔,球管(或与探测器一起)围绕扫描孔旋转并发射 X 线,对位于扫描孔内的被扫描物体进行扫描。常规 CT 及高压滑环 CT、扫描架内不装备高压发生器,而低压滑环 CT 则要将小巧的高压发生器安装在扫描架内的旋转部分。

扫描床上载被扫描物体,可作垂直和平行两相运动,扫描时调整好高度,并将被扫描物体送人扫描孔,到达预定扫描位置。断层扫描时,扫描床固定不动,扫描间隙移动到下一层扫描位置。螺旋扫描时,扫描床匀速前进或后退。扫描床的要求一是移动精度,目前最先进扫描床的移动精度可达0.5mm。另一要求是舒适程度。

2.计算机部分CT机具有两个计算机系统,一是主计算机系统,一是阵列处理器。计算机部分是 CT 的“心脏”,承担着如下任务:①扫描程序的控制;②信号的接收和处理;③图像的重建以及图像的后处理。硬件的配置要求尽量快的计算速度和尽量大的容量,以用最快的速度计算出高质量的图像。

3.图像显示及存储部分

(1)显示器:用于CT图像的显示,目前已采用高分辨力的大屏幕彩色监视器,以适应高分辨力图像,很多新的 CT 已经采用高质量的液晶显示屏幕,使得监视器变得更薄、更轻便。

(2)存储器重建图像的暂时存储一直是硬盘存储,有利于随时调阅及图像后处理。现在多用磁光盘或小型磁带作为永久存储。

4.操作控制部分

1.在控制台上可以进行扫描范围的确定,各种扫描条件(层厚、间隔、kV、MAS 及视野)和扫描方式(常规或螺旋)的选择。

2.图像后处理,包括图像的调阅及图像的后处理,如各种二维及三维重建,各种血管成像以及 CT 值和距离、面积的测定,窗宽窗位的调节等。可以将图像转输到独立工作站去处理,独立工作站具有另一台图像处理计算机,可以独立进行各种图像后处理,不再会影响扫描。

3.照相系统

、多层螺旋 CT

1.原理与构造特点

(1)纵轴多排探测器:单层螺旋CTZ轴方向只有一排探测器,多层螺旋CT改变为具有多(2~64)组排探测器阵列,不同厂家的探测器排数和构造不同。

(2)锥形X线束:单层螺旋通过准直器后的 X 线束为薄扇形,因为对面Z轴方向只有一排探测器接收信号,所以,X 线束的宽度等于层厚。多层螺旋由于对面 Z轴方向是具有多个通道的多排探测器,X线束的宽度等于多(2~64)个层厚之和,改变为锥形X线束最厚可达160mm。提高了 X 线利用率。

3多个数据采集通道:单层螺旋仅有一组通道采集数据,目前的多层螺旋则根据层厚的不同把多排探测器组合成不同的若干组,目前最多可以达到320组输出通道。320组通道在扫描过程中,同时分别对各自连接的探测器接收的 X 线所产生的电信号进行采集、输出。

4球管旋转一周可以获得多幅图像:单层螺旋一个旋转周期只能获得一幅图像,目前的多层螺旋一个采样周期可获得2~320幅图像。

2.多层螺旋 CT 的优势

(1)降低球管消耗常规和单层螺旋 CT球管旋转一周仅能获得一幅图像。多层螺旋 CT 球管发射同等量的 X 射线,可以获得2~64层图像,使得 X 线的利用率提高到单层扫描的2~320倍。

2覆盖范围更长由于探测器侧具有4~64个数据采集通道,使用同样的层厚、同样的扫描时间,使在一次屏息内完成更长范围的扫描成为可能。目前256层螺旋可在1秒左右,以亚毫米的薄层,完成自胸廓上口到耻骨联合整个躯干的扫描。

3检查时间更短多层螺旋则使扫描时间又进一步缩短。在保持原来的层厚,覆盖原来一样的长度,相当于同样螺距的条件下,扫描时间明显缩短。320层 CT 可以在0.5秒以内完成亚毫米层厚的肝脏扫描。可以在一个心动周期完成0.625毫米层厚的心脏扫描。

4扫描层厚更薄由于具有4~320个数据采集通道,可以在一次屏息扫描中,同样的扫描时间,保持原来覆盖长度的条件下,采用更薄的层厚完成检查,大大提高了 Z 轴方向的空间分辨力。

(5)图像后处理功能更强多层 CT 多采用更薄的层厚进行检查,增加了 Z 轴方向的空间分辨力,可以达到各向同性扫描。使我们在扫描后的图像后处理工作中获得空间分辨力明显提高的各种重组或重建图像。


电子束 CT

1.原理与构造特点 CT(electronic beam CT,EBCT)又称超高速 CT(ultrafast CTUFCT)。它的结构与常规(第三、四代)CT 有很大不同。X 线的产生做了重大改革,不是用普通的旋转阳极球管,而是采用先进的电子束技术,从阴极的电子枪发出电子束并加速形成高能电子束.通过磁性偏转线圈使电子束以极快的速度在201弧形阳极靶面上扫描一遍,产生 X 线束,再折射到靶面对面的探测器上,以电子束移动代替球管的旋转,扫描速度产生一个飞跃,最快可达到几十毫秒。

2.应用特点 电子束 CT 的最大优势就是其极快的扫描速度,非常适合进行心脏的扫描,可获得不同心动周期的清晰图像。不仅能对心脏形态学的改变进行诊断,而且可以测定心脏功能。可对冠状动脉壁的钙化进行量的测定以推断其狭窄程度进行冠状动脉 CT 血管成像目前电子束 CT 在临床上主要用于心脏疾病、急症(躁动)患者及小儿的颅脑和体部扫描。

第二节 CT 图像特点

一、与常规 X 线摄影比较的优势

1.断层显示解剖 常规 X 线摄影是重叠成像,很多低密度的结构被高密度的结构所遮盖,许多厚度低的结构被厚度大的结构所遮挡,而无法分辨。CT 是断层图像,可以把常规 X 线摄影所遮挡的解剖或病理结构显示得非常清晰,所以被称为影像学发展史上的一次革命。

2.高软组织分辨力模拟成像的 X 线胶片密度分辨力仅仅有26灰阶,数字成像的密度分辨力可达210-12灰阶。而且可通过窗宽窗位的调整,使全部灰阶通过分段得到充分的显示,弥补了人肉眼观察分辨灰阶的限制。可以显示许多密度差别很小的结构,这样对不同正常组织间的分辨力和正常组织与病理组织之间的分辨能力明显提高。有利于分清各种正常解剖结构,病理组织和正常组织。

3.建立了数字化标准常规 常规X线摄影胶片中的密度差别,只能依靠观片医生的经验以及与邻近组织结构的对照,没有一个数字化的标准。由于是数字成像,CT 值的测量使我们在诊断过程中有了相对统一的标准,我们可以通过组织的绝对 CT 值和 CT 值的动态变化认定组织的性质,从而大大提高了诊断的准确程度。例如,CT 值是 OHu 的组织大多是水样液体,-50Hu 的组织多是脂肪。

二、CT 值

1.概念 CT值是CT图像测量中用于表示组织密度的统一计量单位,称为亨氏单位(Hounsfield unit)。 CT值的计算式如下:

水的CT值=OHu;

骨的CT值=1OOOHu;

空气的CT值=-1000HU。

CT 值的应用使得原仅靠肉眼比较来判断的密度差别转变为量化比较,从而保证了密度差别观察的精确性和统一性。这是数字图像的又一大优势。

2.应用

(1)绝对 CT 值的应用:通过组织的 CT 值辨认不同组织的性质。如肉眼观察都是低密度的组织, CT 值为-100至~-30Hu 左右大多是脂肪组织,CT 值在0Hu 左右多为水样组织,CT 值在1000Hu 左右多为气体组织。颅内高密度病灶,CT 值大于94Hu(即血细胞压积100%,血肿内全是红细胞已无血清存在时血肿的最高 CT 值)时,可以排除血肿,考虑为钙化

通过 CT 值的测量对比,可以确认异常表现的存在。如有时骨密度的减低单靠肉眼难以确认,通过与相同部位正常骨组织 CT 值的比较,可明确是否有密度减低存在。

(2)相对 CT 值的应用:通过增强前后 CT 值的对比,可确切了解该组织有无血供及血供程度如何。通过上述差别,分辨不同的正常组织,发现异常组织的存在,确认病变组织的性质。例如区分肝实质与肝内血管,肺门的肿大淋巴结与正常血管,区分病变组织的坏死和活体成分等。

三、窗口技术

1.概念窗口技术是数字图像所特有的一种显示技术,它利用一幅图像可用不同的灰度差别在监视器上显示这一优势,来分别观察不同的组织差别。这一点在模拟成像的常规 X 线照片上无法体现,如胸部照片,要想分别了解骨的变化和肺组织的变化就要用不同的投照条件分别曝光两次,得到两张分别用于观察骨和肺的照片。CT 则可用同一幅图像,只需在监视器上调节出不同的窗宽和窗位,可分别观察骨的改变和肺组织的变化。

监视器上 CT 图像的亮度变化是以灰阶形式显示的,由于人裸眼对于灰阶的分辨只能达到十六级所以目前 CT 图像的亮度灰阶也只用十六级,一般不再升至三十二级或更高。数字图像中用以代表像素 CT 值的亮度是人为设置的,这样在窗口技术中就出现了两个新的概念:窗宽(window width)和窗位(window level),后者又称窗水平。窗宽是指监视器中最亮灰阶所代表 CT 值与最暗灰阶所代表 CT 值的跨度,如窗宽2000Hu 是指最亮灰阶所代表 CT 值与最暗灰阶所代表 CT 值的差是2000个 Hu,最亮设为2000Hu,最暗设为0Hu,窗宽是2000Hu;最亮设为1000Hu,最暗设为-1000Hu,窗宽也是2000Hu。窗位是指窗宽上限所代表 CT 值与下限所代表 CT 值的中心值。如窗宽设为100Hu,上限为75Hu,下限为-25Hu,窗位就是25Hu;上限是100Hu,下限为0Hu,窗位就是50Hu。换句话说,窗宽确定所观察图像中 CT 值变化的跨度,窗位则决定观察变化的区域。

2.应用 由于监视器的灰阶级别一定,从理论上讲,窗宽越窄,密度分辨力越高以灰阶为16为例,当窗宽为160Hu 时,两种组织间 CT 值差别超过10Hu,人眼即可在监视器上看出灰度差别,如新鲜脑出血时,血肿与正常脑实质的密度差在20~60Hu 之间,上述窗宽时,CT 图像中血肿与脑组织因有亮度差别而容易分辨;当窗宽改为1600Hu 时,两种组织间 CT 值的差别必须超过100Hu,人眼才能在监视器上分辨出二者有亮度差别,这时即使在同一个层面内因窗宽太宽而无法看到血肿与正常脑组织间的亮度差别。但是窗宽越窄,监视器所能显示 CT 值不同的范围则小。如窗宽设为100Hu,窗位25Hu,监视器上所有 CT 值超过75Hu(亮度上限)的组织,都为最亮而无灰度差别,所有 CT 值低于-25Hu 的组织都为最暗也没有了亮度差别,这样,虽然软组织分辨力能达到10Hu,但观察范围仅限于 CT 值从-25Hu 到75Hu 的组织,密度高于75Hu 和低于-25Hu 的组织在图像上都无法区分。在急性硬膜下血肿的 CT 图像中,假设窗宽设为100Hu,窗位设为35Hu,亮度上限则为85Hu,此时血肿的密度在90Hu左右,已超过亮度上限,临近颅骨的 CT 值早已超过窗宽上限,此时二者都是最高亮度没有了差别,会因无法分辨二者而漏诊。当窗宽改为180Hu,窗位不用变,因上限超过血肿密度,脑组织、血肿及颅骨三者清晰可辨。

综上所述,要观察不同的组织或病变,需选择适当的窗宽和窗位,选择窗位一般要与需要显示的组织相近,这样比显示组织密度高的病变与比这一组织密度低的病变都能有亮度差别而容易分辨。如脑组织的密度在25~40Hu 之间。显示脑组织病变的窗位一般为30~35Hu,这样比脑组织密度高的出血与比脑组织密度低的脑梗死都能显示在同一窗口的图像上。选择窗宽要既能覆盖病变密度变化范围,又能显示正常与病变组织间最小差别为宜。如骨病的密度变化一般都以上百个 CT 值来计算,且变化幅度较大,故窗宽要宽,以2000Hu 以上为宜;脑组织的病变与正常脑组织大多仅差几个或十几个CT值,所以窗宽要窄,多在80~120Hu 之间。

CT 基本概念

像素与体素

像素是指构成数字图像矩阵的基本单元。由于 X 线束以一定厚度穿过人体,所以 CT(或 MRI) 图像实际上代表了一定厚度的人体断层,体素是指代表一定厚度的三维的体积单元实际上像素是体素在成像时的体现。

准直宽度与层厚

准直宽度是指 X 线束的宽度,层厚是指 CT 断层图像所代表的实际解剖厚度。在常规断层扫描中,层厚就等于准直宽度(X 线束的厚度),也就是 X 线束穿过人体的厚度。在螺旋扫描中实际图像代表的层厚可以与准直宽度(X 线束的宽度)不一致。这是由于在螺旋扫描中,球管和扫描床的同时移动,造成实际层厚要大于准直宽度

矩阵与像素

非螺旋扫描中,矩阵的计算仅仅是在 XY 平面上,即仅仅在图像的横断分辨力上。只涉及像素在横轴上的边长,并不涉及像素的高度(层厚)。螺旋扫描由于要进行不同方位的图像重组或三维重建,横断图像的矩阵已经不能表示纵轴上的空间分辨力。要重视纵轴上的矩阵,像素的高度(层厚)起着极其重要的作用。高度越小,纵轴空间分辨力越高,目前的多层螺旋 CT 像素高度已经可以达到横断图像像素的边长,即成为正立方体。这样的图像我们称为各向同性图像,在纵轴上的矩阵可以达到与横轴完全一致,这时,任何方位的重建或重组图像的质量完全相同。

螺距

定义 在螺旋扫描中,与常规方式扫描的一个不同是产生了一个新概念:螺距(pitch),它是球管旋转一周扫描床移动距离与准直器宽度之间的比,具体公式为:

螺距=球管旋转360。床移动距离(mm)/准直器宽度(mm)

应用 如果准直器宽度等于床的移动距离,即螺距为1。如果准直器宽度大于床的移动距离,螺距就小于1,反之则螺距大于1。因此可以看出,螺距越大单位时间扫描覆盖距离越长。例如,准直器宽度为10mm,螺距为1时,旋转一周1秒,旋转10周扫描距离为100mm,螺距为1.5时.同样10秒扫描距离则增加到150mm。这对于一次屏息的大范围扫描很有帮助,因为只需增加螺距即可在同一扫描时间内尽可能地多增加扫描距离。同样,相同的扫描范围,可以通过增大螺距来缩短扫描时间。例如同样扫描范围150mm,10mm 准直宽度(层厚),旋转一周1秒,当螺距为1时,需要扫描15秒,螺距为1.5时,仅用10秒扫描时间。螺距的增大使得同样扫描范围内的光子量减少180内插法也减少光子量,这样就使得当螺距大于1时,量子噪声明显增加,密度分辨力降低,减弱了软组织的对比度。然而对骨组织影响不大,因为本身骨与周围的软组织就具有很好的对比度。实际扫描中,要针对不同的要求选择适当的螺距。当扫描大血管时,主要是观察对比剂的充盈情况,就要在极短时间内(对比剂充盈良好时)完成扫描,血管的直径较大,可以用较大的螺距,牺牲的密度分辨力不会对大血管病变的诊断产生决定性的影响。当观察颅内血管结构时,不仅要求高的空间分辨力而且要求高的密度分辨力,此时的螺距就应当选择小于1,以利细小血管的显示

重建间隔

1.定义 当螺旋扫描的容积采样结束后,二维图像可以从任何一点开始重建,而且数据可以反复使用这样就出现了一个新的概念:重建间隔其定义是每两层重建图像之间的间隔。例如:扫描范围为100mm,准直宽度为10mm,如果重建间隔为10mm,将获得类似常规断层扫描的10幅图像,如果重建间隔为5mm,将获得20幅10mm 层厚图像,产生数据交叉重叠的图像

应用同样扫描范围内,重建间隔越小.重建出的图像数量越多。当然每幅图像的重建时间一样,重建间隔的增加势必增加整个图像重建的时间即总重建时间等于重建层数乘以每层重建时间。常规断层也可以获得重叠图像,但是需要减少层间距进行重叠扫描,无疑增加了辐射量,螺旋扫描的重建间隔减少并不增加额外的辐射量.这是二者的主要区别之一减小重建间隔的一个优势是降低部分容积效应的影响,例如,层厚10mm,病灶直径也是10mm,重建间隔等于层厚时,一旦病灶正好落人两层之间,要么病灶被遗漏,要么病灶的显示密度不真实,可能误诊或漏诊。缩小重建间隔则会避免这种机会的发生。缩小重建间隔的另一个优点是提高 MPR 及三维重建图像的质量,如果重叠30%~50%,会明显改善 MPR 和三维重建图像如 MIP(maXimum intensity projection,最大密度投影)、SSD(surface shaded display,表面遮盖法)、VR(volume rendering,容积再现)、VE(virtual endoscopy,仿真内窥镜)的图像质量

常规扫描技术

各部位扫描常规

1.颅脑 颅脑CT检查用横断位扫描,扫描基线为听眦线或称眶耳线(orbitomeatal line,OML)即眼外眦与外耳道口的连线。如果着意观察后颅凹,可以取听眶上线或眉听线,即眉弓上缘的中点与外耳道口的连线。鞍区病变常常用冠状位扫描,患者取仰卧或俯卧位,头部过伸,仰卧时取颏顶位,俯卧时取顶颏位摆好位置后倾斜扫描机架,使冠状扫描层面与 OM 线垂直。常规颅脑扫描常不需要螺旋扫描。

2.头颈部 眼眶、副鼻窦、颞骨扫描常常需要加扫冠状位。颞骨应当用HRCT 模式。除颞骨外,眶、副鼻窦、咽喉、甲状腺扫描中发现异常要及时进行增强扫描。

3.胸部 扫描范围由肺尖至肺底界。如果发现肿瘤,则应当包括肾上腺区,因为这是最常见的转移部位。必须用螺旋扫描,层厚不得厚于5mm,如果观察肺间质改变,则需要用 HRCT 模式重建肺窗观察。发现肺及纵隔病灶后一定要再行增强扫描,用以区分病变和正常结构,鉴别病灶的性质。

4.上腹部 扫描范围根据要求制定。层厚不宜超过5毫米,螺旋扫描是必要的。增强扫描尤其是时相增强扫描时非常必要的。肝脏要进行肝动脉和门静脉两期扫描,必要时加扫延迟期。胰腺要进行胰腺期和门脉期两期扫描

5.泌尿生殖系统注意平扫前不要做对比剂试验.以免把肾盂内的对比剂误认为是结石。螺旋扫描模式,层厚不宜超过5毫米。发现病变后必须进行增强扫描。血尿患者必须延迟到肾盂内及膀胱内充盈好对比剂,以检出肾盂内或膀胱内小的病灶。

6.骨关节系统 扫描范围根据临床要求,螺旋、薄层、高分辨力模式扫描是必要的如果有软组织改变,应当增加增强扫描。

高分辨力扫描

1.概念着重提高空间分辨力的扫描方式。具体条件是应用高 mAs、薄层厚(1~2mm)、大矩阵(≥512×512)及骨重建算法这样条件扫描出的图像较常规扫描的空间分辨力明显提高,而且组织边缘勾画锐利。

2.应用 HRCT主要用于:①观察骨的细微结构,如显示颞骨岩部内半规管、耳蜗、听小骨等结构;②观察肺内微细结构及微小病灶结构,如显示早期小叶间隔的改变或各种小气道改变。

靶扫描(target scan)

1.定义 感兴趣区的放大扫描,即先设定感兴趣区,作为扫描视野,然后扫描。可提高空间分辨力

2.应用 扫描后的放大并不能提高空间分辨力靶扫描的结果是放大区域内成一矩阵,同样的矩阵,扫描范围越小,像素越小,空间分辨力越高。这样对放大区域内的组织,靶扫描图像空间分辨力明显高于普通扫描后图像放大的同一区域。

四、增强扫描

增强扫描即血管内注射对比剂后的扫描。

1.常规增强扫描常用于常规颅脑扫描,即注射完毕对比剂后进行扫描。不适合对增强时相要求严格的扫描。对对比剂注射速率、延迟时间要求不是非常严格

2.时相扫描 由于不同脏器、不同病理组织的血流动力学方式不同,根据这些不同进行不同延迟时间的扫描就成为时相扫描例如,在肝动脉供血的时相内扫描称为肝动脉期扫描,在胰腺动脉血供最高的时相扫描称为胰腺期扫描。不同的时相需要不同的延迟时间,如何确定好延迟时间是时相扫描成功的关键当然,也要设定合适的对比剂注射速率,才能发挥好时相扫描的优势。早期的时相扫描应用统一的延迟时间,已经证明由于个体差异较大这种方法存在很大的局限性。现在已经被小剂量试验和 CT 值监测激发扫描技术所替代,以使每一个被检查者都保证在最佳时相内扫描,获得更有价值的图像。

3.小剂量试验 由于个体差异,同样的时相扫描,不同的患者,延迟时间常常相差很多。难以用一个统一的标准来要求。所以,常常选择好一个层面,注射小剂量对比剂连续扫描,画出时间密度曲线,找到峰值,就能确定这个患者的最佳延迟时间。

4.CT 值监测激发扫描一种软件功能,即事先设定靶血管,用CT透视模式扫描,一旦靶血管内的CT 值到达设定的阈值,自动启动扫描。这样既能保证精确的延迟时间,又省略了小剂量试验的麻烦。

特殊扫描

血管成像扫描

血管内注射对比剂后,在靶血管内对比剂充盈最佳的时间内进行螺旋扫描,然后利用图像后处理技术重建出二维或三维的血管影像,称为CT血管成像或称 CT 血管造影(CT angiography,CTA)。

1.动脉成像 应用合适的注射速率应用高压注射器外周静脉注射对比剂,然后在靶动脉充盈最佳的时间内进行螺旋扫描,所得数据进行图像后处理。

2.静脉成像 有两种方式,一是外周静脉注射对比剂等到靶静脉充盈时扫描,例如门静脉成像;二是直接注射对比剂同时扫描,例如肢体静脉成像。

3.冠状动脉成像同时应用心电门控技术和 CT 值监测激发扫描技术,在高速注射对比剂后扫描心脏。然后对不同时相进行后处理,选择合适的图像进行二维或三维后处理,重建出冠状动脉影像。已经成为冠状动脉狭窄筛选的最佳方法。

灌注扫描

1.方法经静脉高速注射对比剂后,对选定层面进行快速扫描,用固定层面的动态数据记录对比剂首次通过受检组织的过程。然后根据不同的要求,应用不同的计算机程序,对比剂首过过程中,每个像素所对应体素密度值(CT 值)的动态变化进行后处理,得出从不同角度反映血流灌注情况的参数,根据这些不同的参数组合,组成新的数字矩阵,最后通过数模转换,用灰阶或伪彩色(大多应用伪彩色)形成反映不同侧面的 CT 灌注图像。主要有组织血流量(CBF)、组织血容量(CBV)、平均通过时间(MTT)、峰值时间(TTP)等测量指标。每一种图像可以从一个侧面反映灌注情况。

2.临床应用

(1)超急性期脑梗死的诊断脑灌注 CT 成像可在急性脑梗塞的超早期(

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