1、第1章 多層螺旋CT的原理與技術(shù)近年來，隨著CT成像能力的迅速發(fā)展，臨床應(yīng)用特別是CT血管成像技術(shù)的臨床應(yīng)用不斷拓寬。只有掌握CT運(yùn)行的基本原理，才能更好地理解CT血管成像（CTA）的潛力和限度。第一節(jié) CT的成像原理與結(jié)構(gòu)圖1-1 CT的成像原理。一、CT成像的基本原理常規(guī)X線平片或透視是利用人體內(nèi)不同密度組織對于X線穿透后吸收能力不同的原理成像的。當(dāng)X線透過人體后，因不同部位衰減程度不同，而在膠片或熒光屏上形成相應(yīng)組織或器官的圖像。CT仍然是利用X線的穿透性來成像。為了解決常規(guī)X線成像中不同臟器的空間重疊問題，CT采用高度準(zhǔn)直的X線束圍繞身體某厚度的特定層面進(jìn)行掃描，掃描過程中由靈敏的檢測

2、器記錄下X線穿透此層面后的衰減信息。由模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器將此模擬信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，然后輸入電子計(jì)算機(jī)（圖1-1）。依照物理學(xué)原理，X線穿透人體組織后會產(chǎn)生衰減，衰減的程度與物質(zhì)的密度和厚度有關(guān)。人體組織所構(gòu)成的物質(zhì)不同，因此對透射的X線可產(chǎn)生不同程度的衰減，稱為“衰減系數(shù)”不同。假設(shè)X線的初始強(qiáng)度為I0，組織的厚度為d，衰減系數(shù)，衰減后的X線強(qiáng)度為I，則I=I0e-d圖1-2 CT投影與重建。CT設(shè)備成像中，X線束“掃描”一個(gè)成像層面意味著從不同角度透射人體，得到可滿足重建數(shù)據(jù)所要求的多個(gè)投影信息。每個(gè)方向上投射的X線都將穿過層面內(nèi)投射軌跡上的所有體素，到達(dá)檢測器時(shí)，受到的衰減將是各體素衰減作

3、用的總和，以衰減系數(shù)表示，則I=I0e-(1+2+3+4)d掃描中，隨著不斷地改變投影角度，則得到各個(gè)投影方向上的大量數(shù)據(jù)集合，通過計(jì)算機(jī)實(shí)施相應(yīng)的重建數(shù)學(xué)運(yùn)算，最終可得到層面內(nèi)每個(gè)像素的X線衰減信息（圖1-2）。這些X線衰減數(shù)據(jù)即組成數(shù)字矩陣，為了使圖像直觀化，此數(shù)字矩陣經(jīng)數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換后，以由黑至白的不同灰階表示層面內(nèi)不同位置組織所造成的X線衰減強(qiáng)度，即將每一像素的X線衰減系數(shù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的灰度值，可通過圖像顯示器輸出就得到所成像層面的圖像，這樣此層面內(nèi)的諸解剖結(jié)構(gòu)就可清晰地顯示出來。二、CT的基本結(jié)構(gòu)雖然目前CT設(shè)備經(jīng)過30多年的發(fā)展，出現(xiàn)多種設(shè)備類型，但是CT的主要結(jié)構(gòu)組成從功能組成上依

4、然分為以下四部分：掃描部分、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、操作控制部分以及圖像的存儲與顯示系統(tǒng)。1掃描部分包括X線發(fā)生系統(tǒng)、準(zhǔn)值器、檢測系統(tǒng)、掃描架以及檢查床等。主要結(jié)構(gòu)包括：X線發(fā)生系統(tǒng)此部分的基本功能是提供成像所需的穩(wěn)定X線束，包括X線球管、高壓發(fā)生器和冷卻系統(tǒng)等。CT機(jī)的X線球管，一般采用旋轉(zhuǎn)陽極球管。球管焦點(diǎn)較小，約0.62mm大小。球管的熱容量均較大，最新的可達(dá)500萬熱力單位，以適應(yīng)連續(xù)大范圍掃描的需要。為保證CT機(jī)球管的正常工作，還需要輔助的高壓發(fā)生器提供一個(gè)穩(wěn)定的高壓以及相應(yīng)的球管的冷卻系統(tǒng)。準(zhǔn)值器位于球管的X線出口處，為窄縫樣設(shè)計(jì)，可根據(jù)掃描要求調(diào)整為不同的寬度，用以對特定厚度的某部位進(jìn)行成像

5、。檢測系統(tǒng)包括位于掃描架內(nèi)的檢測器、檢測回路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器等，其主要任務(wù)是檢測人體對X線的吸收量。檢測器分為氣體和固體兩大類。較早期的設(shè)備多使用氣體檢測器，其采用氣體電離的原理，當(dāng)X線使氣體產(chǎn)生電離時(shí)測量所產(chǎn)生電流的大小來反映X線強(qiáng)度的大小。常用氣體為氙氣。固體檢測器，當(dāng)接收X線能量時(shí)可將其轉(zhuǎn)換電信號，進(jìn)行光電換能。包括閃爍晶體檢測器等，閃爍晶體有碘化鈉、碘化銫、鎢酸鎘和鍺酸鉍等，但是早期的檢測器在能量轉(zhuǎn)換時(shí)損失較大；而目前使用較多的稀土陶瓷檢測器的光電轉(zhuǎn)換效率大為提高。檢測器、CT球管以及準(zhǔn)值器等都位于掃描架內(nèi)，共同構(gòu)成了X線-檢測系統(tǒng)，掃描過程中X線或間斷脈沖式，或連續(xù)發(fā)射；檢測器不斷檢測X

6、線吸收量，然后將所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要任務(wù)有兩方面：一是掃描的控制，包括掃描架和檢查床的運(yùn)動(dòng)、X線的產(chǎn)生、數(shù)據(jù)的采集以及各部件之間的信息交換等；二是承擔(dān)數(shù)字處理和圖像重建的任務(wù)，即將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)學(xué)計(jì)算得到相應(yīng)層面的數(shù)字矩陣。CT設(shè)備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)少者只有一臺計(jì)算機(jī)，但由于任務(wù)量較大，常采用多臺計(jì)算機(jī)并行處理的方式，以提高采集和處理速度。按照所負(fù)擔(dān)的任務(wù)分為主計(jì)算機(jī)和圖像處理計(jì)算機(jī)兩部分。圖像處理計(jì)算機(jī)與主計(jì)算機(jī)相連接，負(fù)責(zé)處理多組數(shù)據(jù)，本身不能獨(dú)立工作。3操作控制部分操作控制部分主要包括操作臺，通過操作臺輸入整個(gè)CT操作或控制命令，進(jìn)行掃描

7、程序，掃描曝光條件的設(shè)定與選擇，控制X線-檢測系統(tǒng)的工作。同時(shí)檢查前通過此部分要輸入有關(guān)圖像識別的多種數(shù)據(jù)和資料（包括患者檢查號、患者基本資料、體位等），檢查后還要控制圖像的顯示，以及窗寬、窗位的選擇等。隨著CT設(shè)備的不斷改進(jìn)和提高，操作臺的性能也日趨完善。目前的操作臺已集操控和顯示于體，使用方便、功能全。為了提高工作效率，常配備與CT相連的CT診斷和后處理工作站，方便圖像的瀏覽和后處理。4圖像的存儲與顯示系統(tǒng)圖像的存儲設(shè)備包括磁盤、磁帶等。掃描的原始數(shù)據(jù)最初存貯在CT設(shè)備的緩沖區(qū)，待掃描完成，原始數(shù)據(jù)經(jīng)過相應(yīng)處理后所得的圖像數(shù)據(jù)則存入CT磁盤的圖像存儲區(qū)。磁盤的容量，隨機(jī)器種類而不同。為了方

8、便大量患者檢查數(shù)據(jù)的存儲，CT設(shè)備常還需要另外的接口，可以將數(shù)據(jù)讀取到外源的存儲器，如高密度磁帶或磁盤，這些外源的存儲設(shè)備可大量記錄圖像數(shù)據(jù)。近年來，磁光盤應(yīng)用也逐漸增加，存儲量較大，但檢索更方便。圖像顯示系統(tǒng)，CT機(jī)本身多采用顯示器，早期為灰度等級較高的黑白顯示器，灰階的顯示可達(dá)1664級?，F(xiàn)由于后處理技術(shù)的發(fā)展和需要，多采用彩色顯示器。檢查結(jié)果目前仍需用照相機(jī)以膠片的形式輸出圖像給患者，多采用激光照相機(jī)與CT設(shè)備相連輸出膠片，直觀方便，但成本較高、不易保存。目前，隨著影像設(shè)備數(shù)字化的進(jìn)展，國內(nèi)已有不少醫(yī)院開始為患者，檢查后提供光盤形式的圖像，此種形式的圖像不僅可以有常規(guī)的橫斷面圖像，而且可

9、以包括彩色與立體的圖像信息。第二節(jié) CT設(shè)備的發(fā)展自Housfiled于1969年設(shè)計(jì)發(fā)明了第1臺CT原型機(jī)至今，CT設(shè)備先后經(jīng)過不同的設(shè)計(jì)和發(fā)展，按照采集方式的不同可分為以下類型：一、層面采集CT自從CT原型機(jī)至1989年之前，CT設(shè)備采用的是層面采集方式，即每次掃描采集一個(gè)層面的信息，掃描時(shí)檢查床是靜止不動(dòng)的，掃描完成后檢查床移動(dòng)一定距離再進(jìn)行下一個(gè)層面的掃描。這種設(shè)計(jì)的原因是CT掃描架內(nèi)的X線管連接著高壓電纜，受電纜的制約每次掃描管球旋轉(zhuǎn)后必須復(fù)位，再開始下一次掃描。除少數(shù)不發(fā)達(dá)地區(qū)使用外，層面采集方式的CT機(jī)已退出主流。二、螺旋CT螺旋CT采集方式發(fā)展的基礎(chǔ)是滑環(huán)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。該設(shè)

10、計(jì)是在掃描架內(nèi)置一個(gè)環(huán)形滑軌即滑環(huán)，X線球管可以從滑環(huán)上得到電源（早期為高壓電源，現(xiàn)已發(fā)展為低壓電源），這樣X線球管就能夠擺脫了傳統(tǒng)的電纜，在滑軌上連續(xù)繞患者旋轉(zhuǎn)和不斷發(fā)射X線束。檢測器仍采用層面采集CT的設(shè)計(jì)模式，在滑環(huán)上與X線管同步連續(xù)旋轉(zhuǎn)。圖1-3 (a)層面采集掃描方式與(b)螺旋采集掃描方式。螺旋CT與層面采集CT另外一點(diǎn)不同之處是，在X線管在滑環(huán)上連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，檢查床不再是靜止不動(dòng)，而是在整個(gè)信息采集過程中做勻速的縱向移動(dòng)。這樣，X線束在人體上的掃描軌跡不再是垂直于身體長軸的平面，而是連續(xù)的螺旋狀，此即為螺旋掃描方式（圖1-3）。第1臺臨床實(shí)用的螺旋CT設(shè)備在1989年問世，這種新的

11、掃描方式不僅大大提高了掃描速度，而且在設(shè)備的硬件（如X線管的熱容量）、患者檢查的方式、重建理論等方面引發(fā)了一次新的突破性發(fā)展。螺旋CT的出現(xiàn)具有明顯的意義：掃描層面之間不需再做停頓，可連續(xù)快速掃描，大大提高了掃描速度，每層采集時(shí)間可減少到0.75秒1.5秒；在層面采集CT檢查過程中，由于是逐次屏氣掃描，體部，如肝膽胰脾的微小病變很容易在不同屏氣時(shí)被遺漏，螺旋CT連續(xù)掃描可防止體部微小病變的遺漏；螺旋CT的掃描和重建方式有利于數(shù)據(jù)進(jìn)行三維后處理，為CT后處理技術(shù)的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。較早開發(fā)的螺旋CT設(shè)備是以螺旋狀掃描軌跡逐層地采集信息，和以后發(fā)展的設(shè)備對比，也稱為“單層螺旋掃描”CT。三、多層螺旋

12、CT圖1-4 (a)單層CT與(b)多層CT掃描方式。1999年，GE、Siemens、Marconi和Toshiba四家醫(yī)療設(shè)備公司同時(shí)推出了新一代的CT設(shè)計(jì)，此次CT技術(shù)的進(jìn)步也是發(fā)生在X線-檢測系統(tǒng)（圖1-4）。X線束由扇形改為錐形束，即增大Z軸方向上X線的厚度；而檢測器也由一列的設(shè)計(jì)增大在Z軸方向上的排列數(shù)目，增加為多列，形成具有一定寬度的檢測器陣列。通過把多列檢測器檢測到的信息進(jìn)行不同的組合，可以同時(shí)得到4個(gè)層面的螺旋掃描的信息，稱多排檢測器螺旋掃描CT，簡稱“多層螺旋CT”。多層螺旋掃描方式大大提高了信息的采集速度，每4層的采集時(shí)間可降低到0.3秒0.5秒。2000年后，在4層螺旋

13、CT基礎(chǔ)上，又先后出現(xiàn)了8層、16層乃至64層的多層螺旋CT。這樣，CT掃描的效率又得到了更大的提高，單位時(shí)間內(nèi)可掃描更大的解剖范圍。隨著掃描速度的提高，多層螺旋CT對硬件的要求也相應(yīng)提高。要完成如此快速的掃描意味著機(jī)架內(nèi)近一噸重的構(gòu)件在幾分之一秒內(nèi)旋轉(zhuǎn)一周，其重力速度可達(dá)13G以上。常規(guī)機(jī)械式傳動(dòng)裝置已不適用，掃描構(gòu)件在滑環(huán)上的快速旋轉(zhuǎn)引入了磁浮技術(shù)。此外，連續(xù)大范圍掃描對于CT球管的熱容量也提出了更高的要求；短時(shí)間內(nèi)處理幾倍的數(shù)據(jù)量，對計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力也有更高的要求。由于多層螺旋CT技術(shù)的出現(xiàn)，CT的時(shí)間分辨力有了較大程度的提高，最新的64層螺旋CT時(shí)間分辨力可縮短至幾十毫秒，能夠用于心臟

14、和冠狀動(dòng)脈的成像。多層螺旋CT的出現(xiàn)再次促進(jìn)了CT技術(shù)的發(fā)展，其所帶來的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在：時(shí)間分辨力大大提高，使原CT成像有困難的運(yùn)動(dòng)器官，如心臟和冠狀動(dòng)脈的成像成為可能；由于設(shè)備能力的提高，可進(jìn)行連續(xù)大范圍掃描，如全身成像，并且可在掃描后針對不同部位進(jìn)行不同層厚、不同重建與重組方式的顯示；對于腹部臟器，單次掃描時(shí)間明顯縮短，這樣可以進(jìn)行精確的多期像掃描，有利于病變的定性和發(fā)現(xiàn)微小病變。四、雙源CT與能譜CT雙源CT是在64層CT技術(shù)之上，采用2個(gè)高壓發(fā)生器、2個(gè)球管、2套探測器組和2套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來采集CT圖像。兩個(gè)球管在X-Y平面上間隔90，也就是說，機(jī)架旋轉(zhuǎn)90即可獲得180的數(shù)據(jù)，使單扇

15、區(qū)采集的時(shí)間分辨力達(dá)83毫秒，基本實(shí)現(xiàn)了冠狀動(dòng)脈CT的臨床常規(guī)應(yīng)用。雙源CT設(shè)備還實(shí)現(xiàn)了能量CT的臨床常規(guī)應(yīng)用。當(dāng)雙源CT的2個(gè)球管分別以管電壓80 kV/100 kV和140 kV同時(shí)、同層掃描時(shí)，可同時(shí)獲的低能和高能數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雙能量CT成像，獲得同一組織在不同能量射線下所具有的不同X射線衰減特性，從而可區(qū)分不同的組織結(jié)構(gòu)成分特征，鑒別病變性質(zhì)等。CT能量成像技術(shù)的價(jià)值還在于可以增加實(shí)質(zhì)器官與對比劑的區(qū)別，明顯降低背景噪聲因素影響，避免線束硬化偽影和容積效應(yīng)造成的小病灶遺漏和誤診，提高小病灶和多發(fā)病灶的檢出率。除了雙源雙能量CT之外，快速千伏切換的單源CT設(shè)備也可實(shí)現(xiàn)能量CT成像，除了獲得基

16、物質(zhì)圖像，還可獲得一系列特定能量水平的CT圖像，即單能量（keV）圖像，用于去除硬化偽影、優(yōu)化圖像質(zhì)量和對比噪聲比、進(jìn)行物質(zhì)定量分析以及通過能譜數(shù)據(jù)的綜合分析進(jìn)行病變定性診斷等。能量CT徹底改變了常規(guī)CT幾十年來的傳統(tǒng)診斷模式，在獲得混合能量圖像的同時(shí)，還可以一次掃描得到單能量圖像以及不同物質(zhì)（水、碘、鈣等）的圖像。CT能譜成像對于常規(guī)CT單一密度參數(shù)成像提供了全新的解決手段。第三節(jié) CT的掃描參數(shù)一、準(zhǔn)值器寬度從X線管發(fā)射出的X線束需要進(jìn)行準(zhǔn)值，以減少不必要的輻射劑量，成為成像層面所需要的形態(tài)，同時(shí)還保護(hù)檢測器不受到散射。根據(jù)不同的設(shè)備類型，準(zhǔn)值器有多種不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。準(zhǔn)值器位于CT掃描架的

17、兩個(gè)位置：接近X線球管（前準(zhǔn)值器）和接近檢測器（后準(zhǔn)值器）。患者前準(zhǔn)值器用于形成特定形狀的X線束，由兩部分組成：第一部分是固定的準(zhǔn)值器，保證X線束在橫斷面上呈扇形形狀；第二部分是可調(diào)節(jié)的準(zhǔn)值器，可以在縱軸方向上變化不同的準(zhǔn)值，以獲得所需的X線束厚度。此X線束厚度就是臨床應(yīng)用中經(jīng)常提到的準(zhǔn)值器寬度。例如，在640.5mm檢測器結(jié)構(gòu)的64層螺旋CT中，準(zhǔn)值器寬度為32mm；而在161mm檢測器結(jié)構(gòu)的16層螺旋CT中，準(zhǔn)值器寬度為16mm；此距離指扇形X線束通過掃描中心點(diǎn)時(shí)的距離。二、床速和螺距在螺旋掃描方式中，CT掃描床移動(dòng)速度是一項(xiàng)密切關(guān)系圖像質(zhì)量、輻射劑量、掃描時(shí)間和覆蓋范圍的重要參數(shù)。多層螺

18、旋CT和寬X線束范圍有助于在每次掃描架旋轉(zhuǎn)期間內(nèi)有更快的移床速度。螺距是主要用于定量評價(jià)CT床速的參數(shù)，其定義為X線管每旋轉(zhuǎn)360CT掃描床移動(dòng)的距離除以準(zhǔn)值器的寬度。螺距是沒有單位的參數(shù)。當(dāng)床速與準(zhǔn)值器寬度相等時(shí)，螺距為1。當(dāng)床速小于準(zhǔn)值器寬度時(shí)，螺距小于1，掃描數(shù)據(jù)會有部分重疊。螺距越小，重疊的部分越多。對于4層螺旋CT，采用41.0mm的準(zhǔn)值器，床速為每轉(zhuǎn)6mm的參數(shù)設(shè)置時(shí)，螺距等于6/(41)6/41.5。對于64層螺旋CT，采用640.5mm的準(zhǔn)值器，床速為每轉(zhuǎn)48mm的參數(shù)設(shè)置時(shí)，螺距仍等于48/(640.5)1.5。螺距對于多層螺旋CT圖像質(zhì)量的影響要比單層螺旋CT小，但其與圖像

19、質(zhì)量、偽影、輻射劑量之間的關(guān)系更為復(fù)雜，有些也有爭議。螺距的最佳選擇取決于檢測器的設(shè)置和CT投影數(shù)據(jù)的內(nèi)插算法模式。一些廠家推薦在多層螺旋CT中使用一組固定大小的螺距值，而其他廠家則建議可任意選擇不同的螺距值?？傊捎幂^高的螺距時(shí)，由于層面形態(tài)增寬可致Z軸分辨力下降。采用較低的螺距時(shí)，可改善Z軸分辨力，但是要維持相同的信噪比則會產(chǎn)生更高的輻射劑量。在特定臨床條件下，進(jìn)行掃描參數(shù)的螺距值設(shè)定時(shí)，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真考慮圖像質(zhì)量與輻射劑量之間的平衡。實(shí)際臨床應(yīng)用中，多層和單層螺旋CT選擇螺距值范圍為12；但在心臟CT需要低螺距的重疊掃描，以保證獲得足夠的連續(xù)采樣掃描數(shù)據(jù)。此外，低螺距值掃描能更有效地減少多層

20、螺旋CT的相關(guān)偽影，這在多平面重組和3D圖像中更為明顯。三、管電壓和管電流恰當(dāng)?shù)剡x擇CT的掃描參數(shù)對于優(yōu)化輻射劑量和圖像質(zhì)量是至關(guān)重要的。在管電流保持恒定而降低管電壓時(shí)，或者管電壓恒定而降低管電流時(shí)，會減低X線管的輸出量和對患者的輻射劑量。但是，不恰當(dāng)?shù)亟档凸茈妷嚎蓪?dǎo)致組織的CT值和噪聲明顯增加，尤其是在肥胖患者。對于大多數(shù)CT設(shè)備，只能進(jìn)行幾個(gè)管電壓值的選擇。成人的常規(guī)體部CT采用120140kV的管電壓進(jìn)行；對于兒童，絕大多數(shù)采用80kV的管電壓進(jìn)行掃描，以降低輻射劑量。在選擇管電壓值的過程中，其它需考慮的因素還有碘，例如CT血管成像中所使用的碘對比劑，當(dāng)選擇80kV時(shí)可產(chǎn)生CT值升高，這

21、是由于此時(shí)光量子的能量（約為kV能量的一半）接近于碘原子的K峰（即33.2keV）。這樣，120kV時(shí)對比增強(qiáng)250HU的對比劑濃度，在80kV時(shí)可產(chǎn)生400HU的對比增強(qiáng)。然而在實(shí)際應(yīng)用中，即使采用目前最大的X線管電流，80kV在肥胖患者或諸如成人腹部和盆腔等較厚身體部位的掃描中還是不夠的。此外，較低能量的光量子的X線吸收更高，可能會造成更大的有效輻射劑量。與管電壓相比，管電流的選擇更加靈活，常見的范圍從20mA到800mA不等。與管電壓相比，調(diào)節(jié)管電流的實(shí)際優(yōu)點(diǎn)是它對圖像質(zhì)量的影響更為直接。因此，控制管電流或旋轉(zhuǎn)時(shí)間是一種比管電壓更常見和實(shí)用的減少輻射劑量的方法。例如對于胸部CT，肺部結(jié)節(jié)

22、普查的參數(shù)可以采用20mAs，120kV，而常規(guī)臨床檢查的參數(shù)為120mAs、120kV。在單層螺旋CT中，更高的螺距會導(dǎo)致層厚增大，這樣當(dāng)管電流恒定時(shí)，每個(gè)層面的噪聲保持不變；而在多層螺旋CT中，增加螺距不一定會造成層厚增加。當(dāng)層厚不變時(shí)，如管電流恒定，增大螺距可降低輻射劑量并增加圖像噪聲。為了使噪聲水平保持不變，提高螺距時(shí)必須增大管電流。這樣，就需要介紹新的術(shù)語有效mAs，它的定義為mAs除以螺距的值。螺距為2時(shí)200mAs與螺距為1時(shí)100mAs掃描方式時(shí)的有效mAs值相等，這使兩種掃描方式的輻射劑量和噪聲相同。四、重建方式在投影重建過程中可以采用多種不同的濾過模式。濾過是通過卷積核（或

23、重建算法）來進(jìn)行的，它可以犧牲圖像的銳利度來降低背景噪聲。當(dāng)進(jìn)行更多細(xì)節(jié)的顯示時(shí)，采用高分辨力的重建方式或算法，如骨算法或肺算法，可產(chǎn)生更高的空間分辨力，但圖像噪聲會增加；而低分辨力的重建方式，如軟組織或平滑算法，可降低圖像噪聲，但空間分辨力也降低。在圖像重建中，可根據(jù)具體臨床任務(wù)對圖像的要求來選擇適合的重建方式。部分CT設(shè)備可常規(guī)產(chǎn)生不同重建方式的圖像，如在胸部CT掃描后可產(chǎn)生軟組織和肺算法的圖像。五、層面和螺旋掃描方式隨著螺旋和多層螺旋CT技術(shù)的進(jìn)展，螺旋掃描已成為標(biāo)準(zhǔn)的CT掃描方式。層面掃描方式仍然有一些臨床應(yīng)用，如對比劑的團(tuán)注監(jiān)控、CT灌注、介入應(yīng)用和心電門控的冠狀動(dòng)脈鈣化CT檢查，上

24、述檢查或者在同一位置反復(fù)進(jìn)行掃描，或者在不同的CT掃描位置間采集圖像有一個(gè)延遲時(shí)間間隔。層面掃描方式中所采集的圖像數(shù)目，取決于開通的檢測器層數(shù)（或通道數(shù)）。在圖像重建過程中，聯(lián)合處理鄰近層面檢測器的信號，可以降低每次掃描的圖像數(shù)量，同時(shí)增加圖像的層厚。例如，對于160.5mm的掃描方式，可提供16幅0.5mm層厚的圖像、8幅1.0mm層厚的圖像，或2幅4.0mm層厚的圖像。在螺旋掃描方式中，也要根據(jù)具體的應(yīng)用情況處理好圖像數(shù)目與層厚之間的平衡。六、層厚層厚的選擇取決于具體的臨床應(yīng)用、定量檢查和顯示的要求。薄層圖像可提供清晰的解剖細(xì)節(jié)，但數(shù)據(jù)量和閱讀圖像的時(shí)間會增加。此外，薄層圖像較厚層圖像需要

25、更長的采集時(shí)間，圖像噪聲也更大。臨床常規(guī)診斷應(yīng)用的層厚為5mm。對于3D顯示、CT血管成像或篩查肺小結(jié)節(jié)的圖像，通常是以1至2mm的層厚進(jìn)行采集。對于細(xì)微結(jié)構(gòu)定量檢測的一些臨床應(yīng)用（如冠狀動(dòng)脈的小斑塊或顳骨結(jié)構(gòu)），可能需要0.4至0.6mm的層厚。在單層螺旋CT中，所采集的掃描投影數(shù)據(jù)確定了固定的層厚。與此不同的是，在多層螺旋CT中，掃描架每次旋轉(zhuǎn)期間所得到的螺旋數(shù)據(jù)可產(chǎn)生不同層厚的圖像。然而，層厚不能低于采集期內(nèi)所使用的檢測器的寬度。例如，16層螺旋CT采用160.5mm檢測器設(shè)置的掃描方式可產(chǎn)生0.5、1、1.5、2、3、4、5mm等不同的層厚。采用較大層厚時(shí)，所重建的圖像數(shù)目會減少，而每

26、幅圖像的噪聲會降低。在重建過程中采用較小的間隔形成部分重疊的圖像，可以提高對容積數(shù)據(jù)的3D顯示能力，有更好的圖像質(zhì)量。重疊重建的CT圖像還可通過增加所瀏覽圖像的數(shù)量，獲得橫過病灶中心的高對比圖像，從而提高對小病灶的檢測率。減小層厚還可減輕重組圖像的階梯偽影。多層螺旋CT圖像重建靈活性的提高，改善了其臨床應(yīng)用效率。例如，采用較窄的檢測器進(jìn)行胸部CT掃描，首先產(chǎn)生層厚較大的圖像用于進(jìn)行瀏覽和診斷。如果需要薄層的圖像以更好地顯示結(jié)節(jié)，可以很容易地從投影數(shù)據(jù)中再次重建得到。同一掃描的投影數(shù)據(jù)也可重建薄層圖像，進(jìn)行3D顯示和CTA。通過將幾個(gè)薄層的信息疊加產(chǎn)生較厚層的圖像，此功能對于需要較窄檢測器寬度來

27、減輕部分容積效應(yīng)的檢查是很有幫助的。例如，頭部檢查中部分容積效應(yīng)所致的黑線或低密度區(qū)，在采用較窄檢測器寬度設(shè)置時(shí)可以明顯減輕。第四節(jié) CT的輻射劑量對大部分患者而言，CT掃描是其接受輻射劑量最大的醫(yī)療檢查。隨著現(xiàn)代CT掃描儀數(shù)量的增多和臨床應(yīng)用的擴(kuò)展，CT檢查時(shí)患者的輻射劑量已成為臨床非常關(guān)注的潛在問題。盡管降低輻射劑量可導(dǎo)致圖像噪聲增加和圖像質(zhì)量下降，但輻射劑量超過一定水平后并不能改善診斷影像的質(zhì)量，只能在患者體內(nèi)造成更多的輻射損傷。應(yīng)仔細(xì)設(shè)計(jì)和評估每次CT檢查的掃描方案，控制輻射劑量。根據(jù)具體的臨床適應(yīng)證和技術(shù)特點(diǎn)，選擇并調(diào)整恰當(dāng)?shù)膫€(gè)性化掃描方案對減少輻射劑量是至關(guān)重要的。一、基本輻射劑量

28、的測量輻射劑量可以按不同的單位來進(jìn)行衡量。輻射暴露量是定量測定輻射劑量的最基本方法，它與單位體積的空氣內(nèi)X線束所產(chǎn)生的電離量有關(guān)。它以庫侖/千克（C/Kg）或倫琴（R）為單位（1R2.58104C/Kg）。輻射暴露的結(jié)果是患者體內(nèi)所吸收的輻射吸收量，它以拉德（rad）或格瑞（Gy）為單位（1rad10mGy）。輻射暴露量的概念與輻射源有關(guān)，是一個(gè)測量得到的量，而輻射吸收量是與身體相關(guān)的概念，必須通過暴露量結(jié)合轉(zhuǎn)換系數(shù)計(jì)算得到。從輻射暴露量計(jì)算輻射吸收量的影響因素，取決于吸收物質(zhì)（例如空氣、軟組織和骨骼）和物體暴露于輻射中的位置。所吸收的輻射劑量并不能說明器官對于輻射損害的敏感性。因此，組織的等

29、效或有效輻射劑量是輻射吸收量乘以組織類型相關(guān)的輻射權(quán)重系數(shù)。權(quán)重系數(shù)對于X線來講大致上都是一樣的，因此等效劑量與吸收劑量有同樣的數(shù)值，它以毫西沃特（mSv）或雷姆（rem）為單位（10mSv1rem）。有效輻射劑量將單個(gè)器官的吸收劑量依照其輻射敏感性進(jìn)行權(quán)重而后進(jìn)行相加。有效輻射劑量可以估計(jì)全身的輻射劑量，或者比較局部放射學(xué)操作中對身體局部產(chǎn)生相同程度危險(xiǎn)的劑量。有效輻射劑量有利于評價(jià)和比較特定放射學(xué)檢查的潛在生物學(xué)危險(xiǎn)。二、CT特定的輻射測量參數(shù)CT中基本輻射劑量的參數(shù)是CT劑量指數(shù)（CTDI），它代表CT劑量模型中的輻射吸收劑量，以格瑞（Gy）或拉德（rad）為單位。CTDI有三種變化：C

30、TDI100、CTDIw和CTDIvol。CTDI100是指用100mm長的電離室所測得的輻射暴露量。電離室位于圓柱狀有機(jī)玻璃的頭部（直徑16cm）或體部（直徑32cm）模型內(nèi)，測量一次橫斷面掃過程中100mm距離上的輻射暴露量。因?yàn)槟Ｐ椭行暮屯庵艿妮椛浔┞读坎⒉幌嗤ㄟ^將1/3的中心值和2/3的外周值相加來計(jì)算CTDI100的加權(quán)平均值。此加權(quán)平均后的輻射暴露量乘以吸收系數(shù)（33.7Gy/C/Kg或0.87rad/R）后，可被轉(zhuǎn)換為加權(quán)平均后的吸收劑量（CTDIw）。在臨床實(shí)踐中，掃描范圍是感興趣的體積（相當(dāng)于多個(gè)鄰近層面），而非單個(gè)層面。特定層面內(nèi)的輻射劑量由于掃描鄰近層面時(shí)的影響而進(jìn)一

31、步升高。累積或容積輻射劑量直接與連續(xù)螺旋掃描的空間距離有關(guān)。為了描述這種層面之間的重疊效應(yīng)，在CTDIw的基礎(chǔ)上，引入了容積CTDI（CTDIvol）的概念。連續(xù)掃描之間的重疊程度取決于掃描時(shí)的床速，在螺旋CT中采用螺距進(jìn)行描述。當(dāng)螺距小于1，掃描出現(xiàn)重疊。螺距越小，重疊程度越大。層面重疊或螺距小于1的掃描方式，較層面不重疊的掃描方式會產(chǎn)生更大的容積CTDI。這樣，容積CTDI（CTDIvol）等于CTDIw/螺距。CTDIvol的計(jì)量單位為格瑞（Gy）。CTDIvol目前是衡量CT輻射劑量的最常用指標(biāo)，也已在當(dāng)前大多數(shù)的CT掃描設(shè)備中進(jìn)行了標(biāo)注和顯示，可以在不同影像學(xué)檢查方案之間進(jìn)行輻射劑量

32、的比較。但是，CTDIvol沒有評價(jià)掃描的范圍或連續(xù)掃描的總量。為克服此缺陷，引入了劑量和范圍的乘積DLP（DLPCTDIvol掃描距離）。DLP代表特定CT檢查的整體輻射劑量，以mGycm來表示。結(jié)合特定器官所決定的危險(xiǎn)權(quán)重系數(shù)，通過DLP和轉(zhuǎn)換系數(shù)，可計(jì)算出身體典型部位的有效輻射劑量。CT掃描的有效輻射劑量可通過特定CT設(shè)備的幾何形態(tài)和X線束量的劑量分布來計(jì)算，它與管電流、管電壓、掃描范圍和螺距有關(guān)。三、影響輻射劑量的CT掃描參數(shù)通過調(diào)節(jié)管電壓、管電流、螺距、掃描時(shí)間和掃描范圍，可以調(diào)整輻射劑量。當(dāng)管電流恒定時(shí)減少管電壓，或者管電壓恒定時(shí)減少管電流，均可減少X線管的輸出量，這樣可減少對患者

33、的輻射劑量。更實(shí)用的改變輻射劑量的方法是調(diào)節(jié)管電流或者旋轉(zhuǎn)時(shí)間，而非調(diào)整管電壓。調(diào)節(jié)管電流比調(diào)節(jié)管電壓的優(yōu)點(diǎn)是它對圖像質(zhì)量的影響更直接。輻射劑量和圖像噪聲受管電流和掃描架旋轉(zhuǎn)時(shí)間乘積的影響。圖像噪聲水平恒定時(shí)，120 kV條件下采用較高的mAs值，與140 kV采用較低mAs值產(chǎn)生的輻射劑量相似。因此在實(shí)際臨床中，kVp-mAs的組合可靈活進(jìn)行，取決于CT檢查醫(yī)師的選擇。螺旋CT的輻射劑量受螺距的影響，對于單層螺旋CT設(shè)備，如管電壓和管電流不變，輻射劑量和掃描時(shí)間隨螺距增加而呈線性降低。單層螺旋CT高螺距選擇的缺點(diǎn)是，隨著螺距的增大，部分容積效應(yīng)增加。對多層螺旋CT，螺距和輻射劑量的關(guān)系并不完

34、全是線性的。當(dāng)采用高螺距時(shí)，常需要增加管電流以補(bǔ)償圖像噪聲的增加，這樣增加螺距不一定會直接導(dǎo)致輻射劑量減少。在圖像噪聲水平保持恒定時(shí)，采用有效管電流可使有效劑量不受螺距的影響。CT掃描設(shè)備的許多物理學(xué)方面的特性可導(dǎo)致輻射劑量增加，CT掃描儀減小輻射劑量的效能被稱為CT的幾何學(xué)效率。通常多層螺旋CT因?yàn)闄z測器陣列單元之間的間隔和使用較寬的X線束，較單層螺旋CT的幾何學(xué)效率更低。在單層螺旋CT設(shè)備中，半影區(qū)的X線束輻射仍然在形成圖像時(shí)得到使用。在多層螺旋CT設(shè)備中，與中心或陰影部分相比，利用此部分X線束會導(dǎo)致X線束強(qiáng)度測量的不一致。因此，多層螺旋CT掃描儀半影區(qū)的X線束不會對形成圖像有作用，只會造

35、成患者的輻射劑量增加。準(zhǔn)值器寬度越大，由于半影區(qū)所浪費(fèi)的輻射劑量的百分比就越小。這種效應(yīng)在4通道多層螺旋CT采用窄準(zhǔn)值器方式運(yùn)行時(shí)最明顯，隨著檢測器排數(shù)的增加而逐步減小，因?yàn)榘胗皡^(qū)相對于每排檢測器所占的比例部分逐步降低。四、減少輻射劑量的方法必須仔細(xì)選擇CT的掃描參數(shù)，以患者接受的最小的輻射劑量，獲得所需要的滿足診斷的圖像。應(yīng)根據(jù)患者的體重大小和解剖區(qū)域，選擇恰當(dāng)?shù)膾呙鑵?shù)。兒科患者可能較成人接受非常低的輻射劑量，就可獲得相同的圖像質(zhì)量。減少輻射劑量的常用方法是降低X線管的管電壓和/或管電流。當(dāng)管電流不變時(shí)，管電壓從120kV降至80kV可降低70%的輻射劑量，但80kV主要用于兒科患者的CT

36、成像，因?yàn)閷τ诖蠖鄶?shù)成人的CT檢查其X線穿透力明顯不足。建議根據(jù)體重對兒科患者進(jìn)行分組，以優(yōu)化管電流，可明顯低于成人的水平。一些特殊的臨床應(yīng)用，如肺癌或結(jié)腸息肉普查，可以采用明顯低于常規(guī)臨床CT檢查的管電流進(jìn)行，從而大大降低輻射劑量。體部橫斷面圖像的形態(tài)，從頭到腳的變化很大，有些體部區(qū)域的形態(tài)明顯偏離圓形。這樣，可以在逐層的基礎(chǔ)上調(diào)整管電流，從而優(yōu)化每個(gè)體部區(qū)域的輻射暴露量，而不是在整個(gè)掃描期間維持固定的管電流。例如，胸部的橫斷面是橢圓形的，X線束從前后方向穿過，就要比從側(cè)方穿過胸部時(shí)衰減要少。當(dāng)X線束繞胸部旋轉(zhuǎn)時(shí)，可利用此衰減差異來降低管電流，同時(shí)可保持信噪比不變。這種方式已廣泛用于當(dāng)前的C

37、T掃描設(shè)備中，可根據(jù)具體解剖部位來調(diào)整管電流。目前的CT掃描設(shè)備中可采用兩種類型的自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)：角度（橫斷面）和縱軸調(diào)節(jié)。角度調(diào)節(jié)技術(shù)是在管球每次旋轉(zhuǎn)期間根據(jù)患者幾何形狀來調(diào)整管電流，從而在明顯不對稱的身體區(qū)域，如肩部和盆腔，補(bǔ)償X線衰減的較大變化。管電流調(diào)節(jié)可以通過分析前后位和側(cè)位定位像或通過實(shí)時(shí)評價(jià)檢測器的信號來實(shí)現(xiàn)?？v軸調(diào)節(jié)技術(shù)是在Z軸方向上當(dāng)移動(dòng)到不同的身體區(qū)域時(shí)，如從胸部到腹部，調(diào)整管電流的大小，以降低或維持足夠的輻射劑量。最新的自動(dòng)化管電流調(diào)節(jié)方法結(jié)合了角度和縱軸調(diào)節(jié)技術(shù)兩者的優(yōu)勢。輻射劑量的減少可能導(dǎo)致圖像噪聲增加和降低圖像質(zhì)量，改善低劑量CT圖像質(zhì)量的另外方法就是采用降低

38、噪聲濾過的圖像重建方法。第五節(jié) 心臟CT多層螺旋CT的時(shí)間和空間分辨力明顯提高，提供了心臟CT成像的可能。以前，電子束CT是心臟CT的首選方法。盡管目前多層螺旋CT的時(shí)間分辨力還不如電子束CT，但多層螺旋CT有更高的空間分辨力。采用0.30.5s的旋轉(zhuǎn)時(shí)間和心電圖觸發(fā)或門控（簡稱心電門控）掃描技術(shù)，多層螺旋CT可方便地提供無運(yùn)動(dòng)偽影的心臟和冠狀動(dòng)脈CT圖像。為了產(chǎn)生無運(yùn)動(dòng)偽影的心臟和冠狀動(dòng)脈解剖圖像，心臟的CT掃描必須與采集心電圖信號同步進(jìn)行。有兩種類型的心電圖同步技術(shù)：前瞻性心電門控和回顧性心圖門控。在前瞻性心電門控中，在R波開始后以預(yù)先確定的延遲點(diǎn)以層面掃描方式掃描心臟。延遲期的選擇可以是

39、相對值（R-R間期的百分?jǐn)?shù)）或絕對值（ms）；可以是順向的（由新的R波觸發(fā)）或逆向的（基于先前的一系列R波）。多層螺旋CT可同時(shí)獲得多個(gè)平行的連續(xù)層面，覆蓋一定范圍的心臟。在回顧性心電門控中，通過連續(xù)螺旋掃描對心臟進(jìn)行成像，同時(shí)記錄心電圖信號。在所采集的掃描數(shù)據(jù)中，根據(jù)心電圖信號回顧性選擇所需要的期相，通常是舒張期，進(jìn)行圖像重建。采用回顧性心電門控技術(shù)可造成輻射增加，即在整個(gè)心臟周期連續(xù)采集掃描數(shù)據(jù)，但僅有部分?jǐn)?shù)據(jù)被用于圖像重建。最終，回顧性心電門控檢查的輻射劑量，要比前瞻性心電門控高。心臟多層螺旋CT的2個(gè)主要應(yīng)用是冠狀動(dòng)脈鈣化積分和冠狀動(dòng)脈血管成像。冠狀動(dòng)脈鈣化積分檢查無需應(yīng)用對比劑，通常

40、利用前瞻性心電門控方式進(jìn)行。因?yàn)殁}化積分檢查的目的是對冠狀動(dòng)脈鈣化進(jìn)行定量，它相對于非鈣化的軟組織本身就具有很高的組織對比，可在不降低檢查診斷價(jià)值的基礎(chǔ)上減少輻射劑量。其他的大部分用于評價(jià)心臟的形態(tài)、功能和冠狀動(dòng)脈解剖結(jié)構(gòu)的心臟CT檢查，是通過靜脈注射對比劑后采用回顧性心電門控的螺旋掃描方式進(jìn)行。心臟的多層螺旋CT檢查常具有較高輻射劑量，其主要原因包括：（1）較寬的全劑量時(shí)間：目前心臟CTA檢查多采用回顧性心電門控技術(shù)，在整個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)進(jìn)行不間斷的全劑量螺旋掃描，完成對整個(gè)心臟的容積數(shù)據(jù)采集，這大大增加了患者接受的輻射劑量。前瞻性心電門控的層面掃描方式的輻射劑量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于回顧性心電門控的螺旋掃描

41、方式。（2）較高的管電流：心臟CTA不僅要清晰顯示整個(gè)冠狀動(dòng)脈樹各級分支的形態(tài)，而且需要對粥樣硬化斑塊進(jìn)行定量和定性分析，因此必須同時(shí)具有較高的空間分辨力和良好的密度分辨力，這就必然導(dǎo)致mAs的升高，而增加輻射劑量。（3）較小的螺距：由于心臟CT檢查需要良好的空間分辨力和密度分辨力，經(jīng)常采用較大的掃描重疊（如螺距為0.30.4），以確保在掃描容積內(nèi)有足夠的無間隔連續(xù)采樣數(shù)據(jù)。低螺距造成更大的輻射劑量。目前，降低心臟CT檢查輻射劑量的技術(shù)主要包括：前瞻性心電門控技術(shù)、大螺距掃描技術(shù)、低管電壓技術(shù)、心電圖調(diào)制電流技術(shù)、自動(dòng)曝光控制技術(shù)和迭代重建技術(shù)等。1前瞻性心電門控技術(shù)前瞻性心電門控技術(shù)是指在心

42、血管CTA時(shí)，球管的曝光由同步心電圖信號控制，X線球管只在心動(dòng)周期的特定期相曝光掃描，特定期相外無X線產(chǎn)生。掃描床在掃描期間位置固定不動(dòng)，完成數(shù)據(jù)采集后移動(dòng)到下一位置由后續(xù)心電脈沖觸發(fā)掃描。藉此通過幾個(gè)位置的曝光和移床，完成整個(gè)心臟的數(shù)據(jù)采集。由于只在特定的期相進(jìn)行掃描，大大減少了X線曝光的時(shí)間，與回顧性心電門控技術(shù)相比，患者接受的輻射劑量最多可降低90%左右。盡管前瞻性心電門控技術(shù)的研究目前取得了一系列成果，但其在臨床應(yīng)用中尚存在一些問題。由于多數(shù)CT設(shè)備受到探測器寬度的限制，在進(jìn)行前瞻性心電門控技術(shù)CTA檢查時(shí)，需要患者長時(shí)間的屏氣，容易導(dǎo)致患者心率的波動(dòng)，影響圖像質(zhì)量甚至造成檢查失敗。此

43、外，前瞻性心電門控技術(shù)只能獲得1個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)特定期相的圖像，不能用于心功能的評價(jià)。2低管電壓技術(shù)降低CT輻射劑量的另一種方法就是低管電壓掃描技術(shù)。臨床實(shí)踐中，為了獲取高質(zhì)量CT圖像，心血管CTA檢查通常采用120 kV或140 kV的掃描條件。將管電壓從120 kV降至100 kV，輻射劑量可降低25%54%，而CTA圖像質(zhì)量無明顯差異。此外，在管電壓降低時(shí)，X線光子能量也隨之減低，使得光子能量更接近含有高原子序數(shù)元素的組織或結(jié)構(gòu)（如骨骼、含碘的組織或血管等）的“K邊緣”，光電效應(yīng)增強(qiáng)，這些組織或器官的CT值將隨之升高。根據(jù)這一原理，低管電壓CTA技術(shù)在降低輻射劑量的同時(shí)，還可增加血管的CT值

44、，適度減少對比劑的用量。但是，在臨床工作中應(yīng)當(dāng)注意低管電壓CTA技術(shù)的適用范圍：對于體質(zhì)指數(shù)25kg/m2的患者此項(xiàng)技術(shù)效果較好，對于體質(zhì)指數(shù)在25kg/m2以上者，會存在圖像質(zhì)量降低的問題。3大螺距掃描技術(shù)一般而言，在CT成像時(shí)輻射劑量與螺距大小成反比。常規(guī)心臟CTA檢查輻射劑量較高的原因之一就是采用了小螺距的掃描模式。最近出現(xiàn)的雙源Flash CT具有兩套獨(dú)立的128排探測器，可以實(shí)現(xiàn)大螺距CTA掃描，螺距達(dá)3.03.4，在300 ms內(nèi)完成整個(gè)心臟的無縫掃描，從而降低輻射劑量。4心電圖調(diào)制電流技術(shù)采用回顧性心電門控技術(shù)，可以采集得到心動(dòng)周期的所有階段掃描數(shù)據(jù)。但是在大多數(shù)情況下，只用舒張

45、期的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建。因此對于大多數(shù)檢查，僅在舒張期要求有較高的管電流，在心動(dòng)周期的其他階段可以使用較低的管電流。這樣利用回顧性心電門控實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)管電流，可降低輻射劑量，同時(shí)還保持了回顧性心電門控螺旋掃描的優(yōu)點(diǎn)。但是由于需要根據(jù)患者前一次R-R間期對下一個(gè)R-R間期的進(jìn)行預(yù)測，此技術(shù)在心律不齊患者中的應(yīng)用受到限制。5自動(dòng)曝光控制技術(shù)自動(dòng)曝光控制技術(shù)是一種自動(dòng)管電流控制技術(shù)。在CT掃描過程中，根據(jù)受檢部位不同的幾何形狀，通過自動(dòng)反饋功能，實(shí)時(shí)調(diào)整球管電流，降低患者接受的輻射劑量。自動(dòng)曝光控制技術(shù)在降低輻射劑量的同時(shí)，并不會引起CTA圖像質(zhì)量的降低。6迭代重建技術(shù)除了上述方法外，多層螺旋CT的后

46、處理算法方面也做了大量的研發(fā)工作，以進(jìn)一步降低輻射劑量，其中以“迭代重建技術(shù)”最具代表性，如自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建算法(Adaptive Statistic Iterative Reconstruction，ASIR)、圖像空間迭代重建(Iterative Reconstruction in Image Space，IRIS)技術(shù)、自適應(yīng)迭代劑量降低(Adaptive Iterative Dose Reduction，AIDR)技術(shù)和iDose技術(shù)等。與傳統(tǒng)的濾過反投影(Filtered Back Projection, FBP)算法相比，應(yīng)用ASIR技術(shù)不僅可以降低CT圖像的噪聲，提高圖像質(zhì)量，

47、還可以在同等信噪比水平下顯著降低輻射劑量。伴隨著CT硬件和軟件的不斷更新?lián)Q代，以及各種心血管CTA新技術(shù)的不斷開發(fā)和應(yīng)用，高端CT設(shè)備輔以各種低劑量檢查技術(shù)，在提高圖像質(zhì)量上有了長足的改善，降低了患者所接受的輻射劑量，也是今后一段時(shí)間內(nèi)CT應(yīng)用和發(fā)展的方向。第六節(jié) CT影像后處理的顯示方式雖然到目前為止，診斷疾病還是以橫斷面顯示的圖像為主，隨著CT技術(shù)的發(fā)展，掃描中得到的數(shù)據(jù)不再是某一個(gè)或某幾個(gè)層面的信息，螺旋CT的出現(xiàn)使得能夠獲得整個(gè)掃描范圍內(nèi)的容積信息；16層及以上多層螺旋CT的出現(xiàn)導(dǎo)致Z軸方向上的分辨力大大提高，達(dá)到了各向同性體素的要求，從而極大地促進(jìn)了CT后處理技術(shù)的發(fā)展。另一方面，多

48、層螺旋CT檢查中得到的數(shù)據(jù)量成倍增加，一次掃描可以得到數(shù)百乃至近千幅圖像，如何方便快捷地顯示所得到的大量數(shù)據(jù)，也需要CT后處理技術(shù)的發(fā)展為此大量信息的顯示提供幫助。所謂CT后處理技術(shù)即是指在掃描完成影像獲取以后，利用計(jì)算機(jī)功能對所采集一定范圍的三維容積數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，改善圖像質(zhì)量或有目的地選擇顯示其中所關(guān)心的內(nèi)容。根據(jù)所得到圖像的顯示方式不同，可分為二維和三維的顯示方式。一、二維顯示方式所謂二維顯示方式的后處理技術(shù)是指所顯示的圖像內(nèi)的各像素之間沒有前后位置差別，都位于同一個(gè)顯示平面內(nèi)。我們可以通過不同的方向和層面位置的變化來判斷三維體積內(nèi)各器官與結(jié)構(gòu)的空間位置關(guān)系。（一）多平面重組（Multi-

49、Planar Reformation, MPR）圖1-5冠狀多平面重組顯示肝靜脈。多平面重組是目前應(yīng)用最廣，也是最簡單和耗時(shí)最少的后處理技術(shù)。它是指在一定范圍的容積掃描所得的組織結(jié)構(gòu)內(nèi)，任意截取三維體積的冠狀、矢狀或任意角度方向的影像，成像平面位于任意方向或斜面，成像的厚度為1個(gè)至數(shù)個(gè)體素，約為0.4mm1mm。由于層面的層厚一般較薄，不存在各種在成像層面內(nèi)的重疊問題，因此所顯示圖像中各像素的CT值不需作任何處理（圖1-5）。圖1-6 在橫斷面(b)內(nèi)劃出兩側(cè)彎曲走行的腎動(dòng)脈，經(jīng)曲面重組后可在同一個(gè)平面(a)內(nèi)顯示。多平面重組可以彌補(bǔ)常規(guī)橫斷面顯示的不足，從而多方向、多角度地顯示立體結(jié)構(gòu)的空間

50、位置關(guān)系。由于不進(jìn)行任何閾值選擇或CT值的處理，圖像最為可靠；但是由于每層僅能顯示一個(gè)較薄的層面，顯示復(fù)雜的立體結(jié)構(gòu)時(shí)相對繁瑣并且對觀察者的空間位置的判斷有較高要求。（二）曲面重組（Curved Planar Reformation, CPR）曲面重組與多平面重組原理類似，都是對所采集三維容積進(jìn)行某二維方向的截取，但二者稍有不同，曲面重組所截取的層面方向不在局限為固定的平面，可以根據(jù)感興趣解剖結(jié)構(gòu)的具體走行而任意畫線，而后將所畫曲面內(nèi)的像素顯示于一幅平面圖像內(nèi)，從而獲得該曲面的結(jié)構(gòu)二維圖像（圖1-6）。三、多平面容積重組（Multi-Planar Volume Reformation, MPV

51、R）多平面容積重組依然是采用平面方式截取容積內(nèi)的掃描信息，但與多平面重組方式不同的是，多平面容積重組所截取的平面具有較大的厚度，所截取的范圍內(nèi)具有較多的結(jié)構(gòu)，彼此相互重疊，所以此技術(shù)常必需配合采用最大或最小密度投影技術(shù)，這樣可以消除部分容積效應(yīng)，使此厚度范圍內(nèi)的所有感興趣的高密度或低密度結(jié)構(gòu)在同一個(gè)層面內(nèi)清楚顯示。該方法可以選擇性地顯示某范圍區(qū)域內(nèi)迂曲走行的高密度或低密度結(jié)構(gòu)，如高密度的血管或骨骼、低密度的氣管，可顯示一定厚度范圍內(nèi)走行的結(jié)構(gòu)，并有利于觀察其與周圍結(jié)構(gòu)的關(guān)系。1、最大密（強(qiáng)）度投影（Maximum Intensity Projection, MIP）圖1-7 MPVR+MIP后

52、處理技術(shù)顯示肝移植術(shù)后狹窄的肝動(dòng)脈，與MPR只顯示一個(gè)薄的層面不同，MPVR能顯示一定空間內(nèi)復(fù)雜走行的不同密度結(jié)構(gòu)。最大密（強(qiáng)）度投影是在多平面容積重組技術(shù)截取一定厚度的成像容積后，對沿層面垂直方向上每一投影軌跡上的多個(gè)體素?cái)?shù)據(jù)，選擇其中最大密（強(qiáng)）度的值重組為一幅二維圖像的技術(shù)，常可用于 CTA、骨骼等的顯示（圖1-7）。最大密度投影是對沿一定方向?qū)⒁欢ê穸鹊娜莘e數(shù)據(jù)中最大密（強(qiáng)）度的體素投影于一個(gè)平面內(nèi)，這樣可在該成像層面內(nèi)形成連續(xù)的血管影像。因?yàn)榇诉^程不作閾值選擇，故不丟失與X線衰減信息，可反映微小的密度差別；缺點(diǎn)是不能區(qū)分密度近似的結(jié)構(gòu)；不能充分顯示重疊結(jié)構(gòu)的關(guān)系。2、最小密（強(qiáng)）度投

53、影（Minimum Intensity Projection, MinIP）圖1-8 二維顯示方式(a)中所有的像素沒有前后位置的差別，而三維顯示方式(b)中通過亮度、陰影、顏色和透明度的變化區(qū)分不同的前后位置關(guān)系?；驹砼c最大密（強(qiáng)）度投影相同，仍然是在平面容積重組技術(shù)截取一定的成像容積后，不同的是在沿層面垂直方向上每一投影軌跡上的多個(gè)體素?cái)?shù)據(jù)處理時(shí)，選擇其中最小的密（強(qiáng)）度的值重組為一幅二維圖像的技術(shù)。這樣最小密（強(qiáng)）度投影適合顯示密度低的結(jié)構(gòu)，如充氣的結(jié)腸或氣道等。二、三維顯示方式二維顯示方式始終存在的問題是，要在一個(gè)平面內(nèi)顯示立體的三維空間結(jié)構(gòu)，不同前后位置的空間關(guān)系的必然會重疊而受

54、到限制。為了克服二維顯示方式的不足，對容積內(nèi)的像素信息進(jìn)行綜合顯示，出現(xiàn)了不同的三維后處理技術(shù)。盡管各種三維處理方式的過程可能不同，圖像特征有明顯的差別，但是所有三維顯示方式共同的原理與特點(diǎn)是：在所顯示的圖像中，通過不同閾值的選擇和透明度的處理，忽略部分不感興趣的密度結(jié)構(gòu)，只針對性地顯示感興趣的密度結(jié)構(gòu)；假定投射光源從一定角度照射掃描容積，通過不同的亮度、陰影和顏色的變化來顯示不同結(jié)構(gòu)的空間位置關(guān)系。這樣，所要觀察的結(jié)構(gòu)就可以在一幅圖像中得到立體直觀的顯示（圖1-8）。三維顯示方式的優(yōu)點(diǎn)是，圖像立體直觀性強(qiáng)，顯示結(jié)構(gòu)的空間位置關(guān)系一目了然，但是也有明顯的缺點(diǎn)，處理過程相對繁瑣、耗時(shí)較長；閾值選

55、擇處理時(shí)要丟失部分X衰減信息；人為參與過程相對較多，更易受操作者主觀因素的影響。1、表面遮蓋顯示（Shaded Surface Display，SSD）圖1-9 表面遮蓋顯示技術(shù)顯示門靜脈海綿樣變患者迂曲的門靜脈系統(tǒng)。表面遮蓋顯示是將容積掃描的數(shù)據(jù)按數(shù)學(xué)模式進(jìn)行計(jì)算處理，將超過預(yù)設(shè)的CT閾值的相鄰像素連接而重組成不同明暗、顏色區(qū)別的圖像，可顯示復(fù)雜的、重疊結(jié)構(gòu)的三維關(guān)系及相關(guān)結(jié)構(gòu)的表面形態(tài)。表面遮蓋顯示的圖像特點(diǎn)是高于所設(shè)閾值的結(jié)構(gòu)都得到顯示，低于閾值的結(jié)構(gòu)完全不能顯示，各結(jié)構(gòu)之間沒有透明度的變化（圖1-9）。人體中骨或增強(qiáng)后的血管與周圍組織有最明顯CT值差異，故表面遮蓋顯示技術(shù)常用于骨或血管

56、結(jié)構(gòu)的顯示，可以清楚地觀察二者的表面形態(tài)，特別是血管瘤等異常結(jié)構(gòu)。但因?yàn)閿?shù)據(jù)處理時(shí)低于所設(shè)定閾值的結(jié)構(gòu)完全不能顯示，這樣表面遮蓋顯示處理過程中會丟失較多的信息，特別是小血管，鄰近稍低密度的結(jié)構(gòu)也無法得到觀察。2、容積再現(xiàn)（Volume Rendering，VR）圖1-10 容積再現(xiàn)技術(shù)顯示的門靜脈系統(tǒng)，通過不同的透明度，不僅可顯示血管，還可見血管周圍的結(jié)構(gòu)，如肝臟。容積再現(xiàn)是比表面遮蓋顯示更加復(fù)雜的技術(shù)，與表面遮蓋顯示不同的是它可設(shè)定幾個(gè)不同的閾值，分別用不同的顏色表示；而對于一定范圍內(nèi)低于或高于所設(shè)定閾值的結(jié)構(gòu)，容積再現(xiàn)技術(shù)通過給予相應(yīng)不同的透明度進(jìn)行顯示處理。此方式較表面遮蓋顯示在重組過程

57、中丟失的數(shù)據(jù)信息少，通過不同的透明度和偽彩技術(shù)處理，低于所設(shè)定閾值一定范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)也得到顯示，可更好地顯示較多解剖結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系，給以近似真實(shí)的三維感受。圖1-11 透明化處理顯示的結(jié)腸。容積再現(xiàn)圖像不僅可顯示血管三維立體結(jié)構(gòu)，而且可顯示血管與周圍組織的關(guān)系（圖1-10）。目前在各領(lǐng)域中的應(yīng)用較多。3透明化處理透明化處理是在對掃描獲得的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行閾值選擇，重組出相應(yīng)結(jié)構(gòu)的外表面形態(tài)后，對于此結(jié)構(gòu)進(jìn)行透明處理，這樣不僅可以看到該結(jié)構(gòu)的外部形態(tài)，而且可觀察管腔內(nèi)部的結(jié)構(gòu)有無異常。如充氣結(jié)腸的透明化處理（圖1-11）。4仿真內(nèi)窺鏡（Virtual Endoscopy，VE）圖1-12 仿真內(nèi)窺鏡技

58、術(shù)顯示的結(jié)腸內(nèi)腫塊突出粘膜表面。仿真內(nèi)窺鏡技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)軟件功能將掃描獲得的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，將觀察角度置于生理管腔（如氣管、膽管、血管等）內(nèi)，對管腔內(nèi)壁作表面重建，調(diào)節(jié)不同的明暗度與色彩，重建出空腔器官內(nèi)表面的立體圖像，并可變換觀察者所在位置，如旋轉(zhuǎn)不同角度觀察，或沿管腔前進(jìn)或后退，類似纖維內(nèi)窺鏡所見（圖1-12）。仿真內(nèi)窺鏡可直觀地顯示管腔內(nèi)部的病變，如對充氣胃腸道的顯示。單純的仿真內(nèi)窺鏡由于觀察位置的不斷變化會給定位造成困難，因而常結(jié)合其他后處理手段綜合顯示。第七節(jié) CT的一些基本概念一、像素（Pixel）和體素（Voxel）圖1-13 (a)像素與(b)體素。像素（Pixel）是構(gòu)成圖像的基本單位，即圖像可被分解成的最小的獨(dú)立信息單元。因?yàn)閳D像是二維的，所以像素也是沒有“厚度”概念的，其最大特點(diǎn)就是一個(gè)二維的概念。體素（Voxel）是指像素所對應(yīng)的體積單