1、冠狀動脈 CT 成像和雙能量 CT 成像自1998年多家高端CT生產(chǎn)廠商同時推出四層螺旋CT以來,CT的領(lǐng)域無論從硬件制造、 應(yīng)用軟件的推出和臨床檢查的方法等方面都發(fā)生了重要的改變，其中最重要的進(jìn)展是冠狀動 脈 CT 成像和雙能量 CT 成像。1 、 冠狀動脈的 CT 成像無論從何種角度評價，冠狀動脈CT檢查進(jìn)入臨床實(shí)用階段，是多層螺旋CT應(yīng)用中的一 大貢獻(xiàn)。在四層及以上多層螺旋CT階段，冠狀動脈CT成像的掃描方式主要分為心電觸發(fā)序 列掃描和心電門控螺旋掃描。心電觸發(fā)序列掃描是根據(jù)心電監(jiān)控預(yù)設(shè)的掃描時機(jī)，在病人心電圖 R 波的間期觸發(fā)序列 掃描，觸發(fā)方式既可以選擇 R-R 間期的百分比，也可以

2、選擇絕對值毫秒。這種方式又被稱為 前瞻性心電門控觸發(fā)序列。前瞻性心電門控觸發(fā)序列的優(yōu)點(diǎn)是：由于是只在R-R間期觸發(fā)掃 描，病人的輻射劑量較小。缺點(diǎn)是由于選擇性掃描，無法準(zhǔn)確選擇心率復(fù)雜、不規(guī)則病人的 掃描時機(jī)，并且重要的解剖結(jié)構(gòu)有可能遺漏。其三是由于心動周期的相位不一致，不能做心 臟功能的評價檢查。心電門控螺旋掃描又被稱為回顧性心電門控螺旋掃描，目前用于16層以上螺旋CT的心 臟成像。心電門控的方法是：在記錄心電監(jiān)控信號的同時，采集一段時間、全部心動周期的 掃描數(shù)據(jù)，采用回顧性圖像重建的方法，將心動周期舒張期的圖像重建用于診斷?；仡櫺孕?電門控的圖像重建分兩個步驟：第一步采用多層螺旋內(nèi)插，以修

3、正掃描時檢查床移動的影響； 第二步根據(jù)所需圖像的位置，采用部分掃描數(shù)據(jù)重建橫斷面圖像。采用一周掃描的部分?jǐn)?shù)據(jù) 重建圖像，主要是為了提高心臟掃描的時間分辨力?；仡櫺孕碾婇T控螺旋掃描可采用單個或多個扇區(qū)重建心臟圖像，目的是為了提高心臟成 像的圖像質(zhì)量。一般，在心率較慢時常采用單扇區(qū)重建；在心率較快時采用 2 扇區(qū)或多扇區(qū) 重建。圖像重建時扇區(qū)的劃分方法有自動劃分方法和根據(jù)基準(zhǔn)圖像劃分方法等。自動劃分方 法是：根據(jù)掃描時病人的心率，自動將掃描的容積數(shù)據(jù)劃分為一個或兩個扇區(qū)（又稱為“自 適應(yīng)心臟容積”算法）；基準(zhǔn)圖像劃分方法是：先將單扇區(qū)的掃描數(shù)據(jù)重建成一個基準(zhǔn)圖像， 然后再回顧性地作兩扇區(qū)的圖像重建

4、，以改善心率較快病人的時間分辨力。另一種方法是根 據(jù)病人的心率事先調(diào)整機(jī)架旋轉(zhuǎn)的速度，以獲得較好的時間分辨力，但這種方法的前提是病 人的心率比較穩(wěn)定。以兩大 CT 制造廠商 GE 和 Siemens 公司的冠狀動脈成像圖像重建方法為例。 GE 公司的 單扇區(qū)圖像重建采用240度掃描數(shù)據(jù)，雙扇區(qū)則采用兩個120度掃描數(shù)據(jù)，GE的冠狀動脈 圖像重建最多可采用4扇區(qū)（4個60度掃描數(shù)據(jù)）。而Siemens的單扇區(qū)重建則采用180度 的掃描數(shù)據(jù)，雙扇區(qū)重建采用90度的掃描數(shù)據(jù)，Siemens冠狀動脈CT圖像重建方法中無4 扇區(qū)及以上的圖像重建。最新推出的Toshiba 320層多層螺旋CT,單扇區(qū)圖像

5、重建也采用 180度掃描數(shù)據(jù)，雙扇區(qū)采用 90度掃描數(shù)據(jù)， 3 扇區(qū)采用60度掃描數(shù)據(jù)，最多 5扇區(qū)重建 采用 36度掃描數(shù)據(jù)，采用扇區(qū)的大小分別對應(yīng)于心率的快慢，一般在心率大于85次/分時， 需采用 5 扇區(qū)重建。2、雙能量X線CT成像雙能量成像方法早期曾用于X線攝影、數(shù)字X線攝影（digital radiography）和CT 掃描，2005年首次由Siemens公司采用雙輻射源的方法再次引入CT檢查中，由此開拓了 CT 雙能成像的新領(lǐng)域。雙能量CT成像的基本原理是X線與物質(zhì)相互作用時的衰減定律。在早期的X線性質(zhì)研 究中我們已知，相同能量的單能譜射線與單一物質(zhì)相互作用時，其衰減值是不變的，

6、同樣在 多能譜射線中我們可采用平均輻射能的計(jì)算方法來計(jì)算某一物質(zhì)的衰減值，采用兩種有差值 的不同能譜對一種物質(zhì)進(jìn)行照射后，我們可利用已知的某一物質(zhì)的衰減值，以及使用不同輻 射能衰減值的差值來計(jì)算衰減差，最終由計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)完成雙能圖像的重建。目前在CT臨床應(yīng)用中的雙能成像方法主要有兩種：一種是由Siemens公司為代表的雙 源 CT 掃描儀，它采用兩個 X 線輻射源產(chǎn)生兩種不同的輻射能量對病人進(jìn)行掃描檢查；另一 種以GE公司的高分辨率CT （HDCT）為代表，它采用單個X輻射源，利用專門設(shè)計(jì)的高壓發(fā) 生器，使瞬間產(chǎn)生高低不同的輻射能，達(dá)到雙能CT檢查的目的。相比較而言，前者對探測 器的響應(yīng)

7、和刷新速度要求不高，但必須同時采用兩套X線發(fā)生和接收系統(tǒng)。在Siemens雙源 CT 中，其高壓發(fā)生器是專門設(shè)計(jì)、合而為一的，但在掃描機(jī)架中同時裝備了兩套 X 線球管 和探測器系統(tǒng)。在GE的HDCT中，X線球管和探測器系統(tǒng)只有一套，它利用特殊設(shè)計(jì)的高壓 發(fā)生器系統(tǒng)，使曝光的同時產(chǎn)生兩種電壓的變化，轉(zhuǎn)換速率可達(dá)0.35ms。由于需在很短的 瞬間接收兩種不同的能量， HDCT 在探測器材料上也作了改變，采用加入碳分子結(jié)構(gòu)（俗稱 寶石）物質(zhì)來替代探測器中的某些材料，此舉一是大大縮短了探測器的響應(yīng)時間和余輝時間 （響應(yīng)時間約縮短150倍，余輝時間約十倍），其次是提高了 CT成像后的圖像質(zhì)量。在不同的輻

8、射能量時，并不是所有的物質(zhì)都能顯示明顯的衰減差值，但至少是目前已 知的人體組織和一些其它物質(zhì)都表現(xiàn)出了良好的衰減差，如骨骼和碘劑。在臨床應(yīng)用中，雙 能CT成像一般選擇使用的千伏值是140kVp和80kVp,其主要原因是因?yàn)檫@兩種千伏值在CT 成像中的劑量效率最高；同時在雙能CT成像時所使用mAs的比值一般要求為1:4,即140kVp 使用ImAs,則80kVp的掃描使用4mAs,以使兩次掃描所獲得的噪聲水平相同并便于能量衰 減的計(jì)算。雙能 CT 成像的臨床應(yīng)用范圍目前尚無法明確，但從已知的初步臨床應(yīng)用結(jié)果來看，已 展示了其良好的應(yīng)用前景，如：從增強(qiáng)圖像獲得虛擬平掃圖像；顯示、分辨肌腱和韌帶；（

9、膽 囊，腎臟）結(jié)石的成分分析；去除血管壁上的鈣化斑塊； CT 血管造影的直接去骨功能；肺 灌注異常的評估等。3、128、256及320層多層螺旋CT2007年的北美放射學(xué)年會，多家廠商宣布推出128層、256層以及320層多層螺旋CT 掃描儀，使多層螺旋CT發(fā)展進(jìn)程的步伐又邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。128層的商品名是DefinitionAS，由Siemens公司推出。它沿襲了 Siemens 64層螺旋 CT的設(shè)計(jì)理念，X線球管仍采用零兆球管（Straton tube），發(fā)生器功率100kW，機(jī)架開口 的孔徑78cm。探測器陣列縱向的排列方式為等寬64 排,單個探測器寬度為0.6mm，縱向探 測器陣列

10、的總寬度為38. 4mm。128層的采集方法仍采用Z-sharp飛焦點(diǎn)技術(shù)，即利用64排 物理探測器陣列通過曝光時焦點(diǎn)瞬間的變換，獲得雙倍的采樣，機(jī)架掃描一周最短時間縮短 到0.30秒。在掃描功能上除了 64層已有的功能外，在DefinitionAS上開發(fā)了螺旋動態(tài)掃 描方式，螺旋動態(tài)掃描最大覆蓋范圍 27cm。256 層由 Philips 公司推出，商品名為 Brilliance i。 Brilliance iCT 探測器的物理 排數(shù)為等寬128 排,單個探測器的寬度0.625mm,探測器陣列縱向的寬度為80mm。掃描機(jī)架 旋轉(zhuǎn)部分采用了空氣軸承技術(shù)，使旋轉(zhuǎn)一周掃描時間縮短至0.27 秒，心

11、臟成像時的時間分 辨率可達(dá)34ms。值得一提的是，Philips的256層螺旋CT成像也采用了飛焦點(diǎn)技術(shù)，使128 排的物理探測器陣列通過Z軸雙倍采樣，獲得了旋轉(zhuǎn)一周256層圖像的結(jié)果。在心臟冠狀動 脈成像方式中,256層CT可采用螺旋或非螺旋掃描方式，兩種方式的機(jī)架旋轉(zhuǎn)時間都是0.27 秒，螺旋掃描的可使用全部80mm的探測器，但相對而言，非螺旋掃描的圖像質(zhì)量較高和輻 射劑量較低。動態(tài)掃描最大覆蓋范圍40cm，動態(tài)連續(xù)掃描時間20秒。320層是目前CT掃描儀中探測器排數(shù)最多的CT機(jī)，由Toshiba公司在2007年北美放 射年會上推出，商品名稱為 AquilionOne。 AquilionO

12、neCT 探測器陣列物理排數(shù)也為等寬 并且達(dá)到320 排,每排探測器的寬度沿用Toshiba公司的設(shè)計(jì)風(fēng)格為0.5mm，因此該款機(jī)型 探測器陣列縱向的物理總寬度達(dá)到160mm，掃描機(jī)架旋轉(zhuǎn)一周的最短時間是0.35秒。在冠 狀動脈掃描成像方式中，Aquilion One采用非螺旋掃描模式，由于160mm足夠覆蓋整個心 臟，故在心率控制良好的情況下，一次旋轉(zhuǎn)就能完成整個心臟圖像的采集。心臟成像的圖像 重建方式根據(jù)心率的變化有單扇區(qū)（180）、雙扇區(qū)（90）、3 扇區(qū)（60）以及 5 扇區(qū) （36）。在螺旋掃描方式中，由于大探測器陣列的輻射劑量、對比劑注射流率和高速床移 動的原因，320層CT只采用

13、了其中的64排探測器陣列，即32mm的物理覆蓋寬度。4、多層螺旋 CT 的相關(guān)問題和基本概念重排、重建與重組（Rebinning、Recons truction and Reforma tion）重排是多層螺旋 CT 掃描利用原始數(shù)據(jù)重建圖像過程中的預(yù)處理階段。原始掃描數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)采用特定的算法處理，最后得到能用于診斷的一幅橫斷面圖像， 該處理方法或過程被稱為重建或圖像的重建。重組是不涉及原始數(shù)據(jù)處理的一種圖像處理方法。如多平面圖像重組、三維圖像處理等。 由于重組是使用已形成的橫斷面圖像，因此重組圖像的質(zhì)量與已形成的橫斷面圖像有密 切的關(guān)系，尤其是層厚的大小和數(shù)目。一般，掃描的層厚越薄、圖像的

14、數(shù)目越多，重組的效 果就越好。準(zhǔn)直寬度、層厚與有效層厚（Collima tion, Slice and Effec tive Slice）準(zhǔn)直寬度是指CT機(jī)球管側(cè)和病人側(cè)所采用準(zhǔn)直器的寬度，在非螺旋和單層螺旋掃描方 式時，所采用的準(zhǔn)直器寬度決定了層厚的寬度，即層厚等于準(zhǔn)直器寬度。但在多層螺旋掃描方式時，情況則不完全一樣，因?yàn)橥瑯拥臏?zhǔn)直寬度可由 4排甚至16 排探測器接收，而此時決定層厚的是所采用探測器排的寬度。如同樣10mm的準(zhǔn)直寬度，可 以由4個2.5mm的探測器排接收，那么層厚就是2.5mm；如果由16個6.25mm的探測器排接 收，那么層厚就變成了 0.625mm。有效層厚指掃描時實(shí)際所

15、得的層厚，由于設(shè)備制造的精確性原因，標(biāo)稱1mm甚至0.5mm 的層厚設(shè)備制造廠家無法做到如此精確，一般都有一定的誤差，其誤差范圍大約在10% 50之間，層厚越小，誤差越大。一般，層厚的誤差與掃描所采用的方式和設(shè)備的類型無關(guān)。時間分辨力（Temporal Resolu tion）時間分辨力的主要含義是指掃描機(jī)架旋轉(zhuǎn)一周的時間，但在多層螺旋CT中，它還與掃 描覆蓋范圍和重建方式有關(guān)，它也是影像設(shè)備的性能參數(shù)之一，并且與每幀圖像的采集時間、 重建時間以及連續(xù)成像的能力有關(guān)。在CT中表示了設(shè)備的動態(tài)掃描功能，如在多層螺旋CT 心臟成像時，時間分辨力的高低則決定了 CT機(jī)在這方面臨床應(yīng)用的適應(yīng)性和范圍。

16、 單扇區(qū)和多扇區(qū)重建（Single Sec tor and Mul ti Sec tor Recons true tion）單扇區(qū)和多扇區(qū)重建是冠狀動脈CT檢查的專用術(shù)語。一般，冠狀動脈CT圖像的重建采 用 180或 240的掃描數(shù)據(jù)，稱為單扇區(qū)重建；采用不同心動周期、相同相位兩個90或 120的掃描數(shù)據(jù)合并重建為一幅圖像稱為雙扇區(qū)重建；采用不同心動周期、相同相位的 4 個60。掃描數(shù)據(jù)（如GE）合并重建為一幅圖像稱為多扇區(qū)重建。多扇區(qū)重建的目的主要是 為了改善冠狀動脈CT檢查的時間分辨力。 準(zhǔn)直螺距和層厚螺距（Collima ton Pitch and Slice Pit ch）準(zhǔn)直螺距和層

17、厚螺距是自4層螺旋CT出現(xiàn)后對螺距的一些不同計(jì)算方法。準(zhǔn)直螺距（或 稱螺距因子、射線束螺距）的定義是：不管是單層還是多層螺旋CT （與每次旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的層 數(shù)無關(guān)），螺距的計(jì)算方法是掃描機(jī)架旋轉(zhuǎn)一周檢查床移動的距離除以所使用探測器陣列的 總寬度。如16層螺旋CT每排探測器的寬度為0.75mm，當(dāng)掃描機(jī)架旋轉(zhuǎn)一周的移動距離為 12mm時，16排探測器全部使用，則此時多層螺旋掃描的螺距為1 （16X0.75mm= 12mm, 12/12 = 1）。4層螺旋CT時，如掃描機(jī)架旋轉(zhuǎn)一周移動的距離為10mm，使用兩排5mm的探測器， 此時螺距同樣為 1。上述螺距計(jì)算的特點(diǎn)是不考慮所使用探測器的排數(shù)和寬度，與

18、單層螺旋 CT 螺距的計(jì)算基本概念相同，同樣由于螺距變化對圖像質(zhì)量的影響也相同。層厚螺距（或 稱容積螺距)的定義是：掃描機(jī)架旋轉(zhuǎn)一周檢查床移動的距離除以掃描時所使用一排探測器 的寬度，如4層螺旋CT使用2排5mm的探測器，檢查床移動距離10mm,則層厚螺距為2( 10/5 = 2)。又如檢查床移動距離仍為10mm，使用4排2.5mm的探測器，則層厚螺距為4 (10/2.5 = 4)。層厚螺距的特點(diǎn)是著重體現(xiàn)了掃描時所使用探測器的排數(shù)。6 共軛采集和飛焦點(diǎn)采集重建( Conjugate and Fly Focus Acquisition ) 共軛采集重建是在掃描時快速地改變探測器的位置，分別采集 180和360的掃描數(shù) 據(jù)，并利用兩組數(shù)據(jù)重建圖像。飛焦點(diǎn)采集重建是在掃描時使焦點(diǎn)在兩個點(diǎn)之間快速變換， 得到雙倍的采樣數(shù)據(jù)并重建圖像。共軛采集和飛焦點(diǎn)采集都可提高掃描圖像的縱向分辨力。 7 各“相”同性( Isophasic )“各