CT(Computed Tomography),即電子計算機斷層掃描,它是利用精確準直的X線束、γ射線、超聲波等,與靈敏度極高的探測器一同圍繞人體的某一部位作一個接一個的斷面掃描,具有掃描時間快,圖像清晰等特點,可用于多種疾病的檢查;根據所采用的射線不同可分為:X射線CT(X-CT)、超聲CT(UCT)以及γ射線CT(γ-CT)等。
中文名 計算機體層攝影
外文名 Computed Tomography
其他名稱 CT機
成像原理 X線束、γ射線、超聲波等;
發 現 1963年
CT是用X射線束對人體某部一定厚度的層面進行掃描,由探測器接收透過該層面的X射線,轉變為可見光后,由光電轉換變為電信號,再經模擬/數字轉換器轉為數字,輸入計算機處理。圖像形成的處理有如對選定層面分成若干個體積相同的長方體,稱之為體素。
掃描所得信息經計算而獲得每個體素的X射線衰減系數或吸收系數,再排列成矩陣,即數字矩陣,數字矩陣可存貯于磁盤或光盤中。經數字/模擬轉換器把數字矩陣中的每個數字轉為由黑到白不等灰度的小方塊,即像素,并按矩陣排列,即構成CT圖像。所以,CT圖像是重建圖像。每個體素的X射線吸收系數可以通過不同的數學方法算出。
CT的工作程序是這樣的:它根據人體不同組織對X線的吸收與透過率的不同,應用靈敏度極高的儀器對人體進行測量,然后將測量所獲取的數據輸入電子計算機,電子計算機對數據進行處理后,就可攝下人體被檢查部位的斷面或立體的圖像,發現體內任何部位的細小病變。
CT設備主要有以下三部分:
1.掃描部分由X線管、探測器和掃描架組成;
2.計算機系統,將掃描收集到的信息數據進行貯存運算;
3.圖像顯示和存儲系統,將經計算機處理、重建的圖像顯示在電視屏上或用多幅照相機或激光照相機將圖像攝下。探測器從原始的1個發展到多達4800個。掃描方式也從平移/旋轉、旋轉/旋轉、旋轉/固定,發展到新近開發的螺旋CT掃描。計算機容量大、運算快,可達到立即重建圖像。由于掃描時間短,可避免運動產生的偽影,例如,呼吸運動的干擾,可提高圖像質量;層面是連續的,所以不致于漏掉病變,而且可行三維重建,注射造影劑作血管造影可得CT血管造影。
超高速CT掃描所用掃描方式與前者完全不同。掃描時間可短到40ms以下,每秒可獲得多幀圖像。由于掃描時間很短,可攝得電影圖像,能避免運動所造成的偽影,因此,適用于心血管造影檢查以及小兒和急性創傷等不能很好的合作的患者檢查。
CT值
某物質的CT值等于該物質的衰減系數與水的吸收系數之差再與水的衰減系數相比之后乘以分度因素。物質的CT值反映物質的密度,即物質的CT值越高相當于物質密度越高。
即CT值=α×(μm-μw)/μw,α為分度因數,其取值為1000時,CT值的單位為亨氏單位(Hu)。人體內不同的組織具有不同的衰減系數,因而其CT值也各不相同。按照CT值的高低分別為骨組織,軟組織,脂肪,水,氣體,水的CT值為0Hu左右。
空間分辨率,密度分辨率,時間分辨率
前者指影像中能夠分辨的最小細節,中者指能顯示的最小密度差別,后者指機體活動的最短時間間距。
層厚與層距
前者指掃描層的厚度,后者指兩層中心之間的距離。
部分容積效應
由于每層具有一定的厚度,在此厚度內可能包括密度不同的組織,因此,每一像素的CT值,實際所代表的是單位體積內各種組織的CT值的平均數,故不能反映該組織的真實CT值。
窗寬與窗位
由于正?;虍惓5慕M織具有不同的CT值,范圍波動在-1000~+1000Hu范圍內,而人類眼睛的分辨能力相對有限,因此欲顯示某一組織結構的細節時,應選擇適合觀察該組織或病變的窗寬以及窗位,以獲得最佳的顯示。
FOV
分掃描野(SFOV)和顯示野(DFOV)兩種,掃描野是X線掃描時的范圍,顯示野是數據重建形成的圖像范圍,掃描野大于顯示野。
KV、mAs
即管電流、管電流量,決定X線的硬度和光子數量的兩種參數,增大KV值可以使X線的穿透力增加,增大mAs則增加輻射量,所以面對不同年齡,不同體型的病人時,需要選擇對應的檢查選項。
矩陣
CT矩陣用于重建圖像,有256x256,512x512等幾種,常用的是512x512,矩陣。
噪聲
一個均勻物體被掃描。在一個確定的ROI(感興趣區)范圍內,每個像素的CT值[HU]并不相同而是圍繞一個平均值波動,CT值的變化就是噪音。軸向(斷層)圖像的CT值呈現一定的漲落。即是說CT值僅僅作為一個平均值來看,它可能有上下的偏差,此偏差即為噪音。噪音是由輻射強度來決定的。也即是由達到探測器的X-Ray量子數來決定的。強度越大,噪音越低。圖像噪音依賴探測器表面之光子通量的大小。它取決于X線管的管電壓,管電流,予過濾及準直器孔徑等。重建算法也影響噪音。
SNR
即信噪比,信號與招噪聲的比值,適當減少噪聲能使圖像變得更佳。
CT圖像是由一定數目由黑到白不同灰度的像素按矩陣排列所構成。這些像素反映的是相應體素的X線吸收系數。不同CT裝置所得圖像的像素大小及數目不同。大小可以是1.0×1.0mm,0.5×0.5mm不等;數目可以是256×256,即65536個,或512×512,即262144個不等。顯然,像素越小,數目越多,構成圖像越細致,即空間分辨力高。CT圖像的空間分辨力不如X線圖像高。
CT圖像是以不同的灰度來表示,反映器官和組織對X線的吸收程度。因此,與X線圖像所示的黑白影像一樣,黑影表示低吸收區,即低密度區,如含氣體多的肺部;白影表示高吸收區,即高密度區,如骨骼。但是CT與X線圖像相比,CT的密度分辨力高,即有高的密度分辨力。因此,人體軟組織的密度差別雖小,吸收系數雖多接近于水,也能形成對比而成像。這是CT的突出優點。所以,CT可以更好地顯示由軟組織構成的器官,如腦、脊髓、縱隔、肺、肝、膽、胰以及盆部器官等,并在良好的解剖圖像背景上顯示出病變的影像。
X線圖像可反映正常與病變組織的密度,如高密度和低密度,但沒有量的概念。CT圖像不僅以不同灰度顯示其密度的高低,還可用組織對X線的吸收系數說明其密度高低的程度,具有一個量的概念。實際工作中,不用吸收系數,而換算成CT值,用CT值說明密度。單位為Hu(Hounsfield unit)。
水的吸收系數為10,CT值定為0Hu,人體中密度最高的骨皮質吸收系數最高,CT值定為+1000Hu,而空氣密度最低,定為-1000Hu。人體中密度不同和各種組織的CT值則居于-1000Hu到+1000Hu的2000個分度之間。
CT圖像是層面圖像,常用的是橫斷面。為了顯示整個器官,需要多個連續的層面圖像。通過CT設備上圖像的重建程序的使用,還可重建冠狀面和矢狀面的層面圖像,可以多角度查看器官和病變的關系。
分平掃、造影增強掃描和造影掃描。
(一)平掃 是指不用造影增強或造影的普通掃描。一般都是先作平掃。
(二)增強掃描 用高壓注射器經靜脈注入水溶性有機碘劑,如60%~76%泛影葡胺60ml后再行掃描的方法。血內碘濃度增高后,器官與病變內碘的濃度可產生差別,形成密度差,可能使病變顯影更為清楚。方法分主要有團注法和靜滴法。
(三)造影掃描 是先作器官或結構的造影,然后再行掃描的方法。例如向腦池內注入碘曲侖8~10ml或注入空氣4~6ml進行腦池造影再行掃描,稱之為腦池造影CT掃描,可清楚顯示腦池及其中的小腫瘤。
優勢
CT檢查對中樞神經系統疾病的診斷價值較高,應用普遍。對顱內腫瘤、
膿腫與肉芽腫、寄生蟲病、外傷性血腫與腦損傷、腦梗塞與腦出血以及椎管內腫瘤與椎間盤脫出等病診斷效果好,診斷較為可靠。因此,腦的X線造影除腦血管造影仍用以診斷顱內動脈瘤、血管發育異常和腦血管閉塞以及了解腦瘤的供血動脈以外,其他如氣腦、腦室造影等均已少用。螺旋CT掃描,可以獲得比較精細和清晰的血管重建圖像,即CTA,而且可以做到三維實時顯示,有希望取代常規的腦血管造影。
CT對頭頸部疾病的診斷也很有價值。例如,對眶內占位病變、鼻竇早期癌、中耳小膽指瘤、聽骨破壞與脫位、內耳骨迷路的輕微破壞、耳先天發育異常以及鼻咽癌的早期發現等。但明顯病變,X線平片已可確診者則無需CT檢查。
對胸部疾病的診斷,CT檢查隨著高分辨力CT的應用,日益顯示出它的優越性。通常采用造影增強掃描以明確縱隔和肺門有無腫塊或淋巴結增大、支氣管有無狹窄或阻塞,對原發和轉移性縱隔腫瘤、淋巴結結核、中心型肺癌等的診斷,有較大的幫助。肺內間質、實質性病變也可以得到較好的顯示。CT對平片檢查較難顯示的部分,例如同心、大血管重疊病變的顯圾,更具有優越性。對胸膜、膈、胸壁病變,也可清楚顯示。
心及大血管的CT檢查,尤其是后者,具有重要意義。心臟方面主要是心包病變的診斷。心腔及心壁的顯示。由于掃描時間一般長于心動周期,影響圖像的清晰度,診斷價值有限。但冠狀動脈和心瓣膜的鈣化、大血管壁的鈣化及動脈瘤改變等,CT檢查可以很好顯示。
腹部及盆部疾病的CT檢查,應用日益廣泛,主要用于肝、膽、胰、脾,腹膜腔及腹膜后間隙以及泌尿和生殖系統的疾病診斷。尤其是占位性病變、炎癥性和外傷性病變等。胃腸病變向腔外侵犯以及鄰近和遠處轉移等,CT檢查也有很大價值。當然,胃腸管腔內病變情況主要仍依賴于鋇劑造影和內鏡檢查及病理活檢。
骨關節疾病,多數情況可通過簡便、經濟的常規X線檢查確診,因此使用CT檢查相對較少。
缺點
輻射劑量較普通X線機大,故懷孕婦女不能做CT檢查。
計算機斷層掃描(CT)能在一個橫斷解剖平面上,準確地探測各種不同組織間密度的微小差別,是觀察骨關節及軟組織病變的一種較理想的檢查方式。在關節炎的診斷上,主要用于檢查脊柱,特別是骶髂關節。CT優于傳統X線檢查之處在于其密度分辨率高,而且還能做軸位成像。由于CT的密度分辨率高,所以軟組織、骨與關節都能顯得很清楚。加上CT可以做軸位掃描,一些傳統X線影像上分辨較困難的關節都能CT圖像上“原形畢露”。如由于骶髂關節的關節面生來就傾斜和彎曲,同時還有其他組織之重疊,盡管大多數病例的骶髂關節用x線片已可能達到要求,但有時X線檢查發現骶髂關節炎比較困難,則對有問題的病人就可做CT檢查。
磁共振成像(MRI)是根據在強磁場中放射波和氫核的相互作用而獲得的。磁共振一問世,很快就成為在對許多疾病診斷方面有用的成像工具,包括骨骼肌肉系統。肌肉骨骼系統最適于做磁共振成像,因為它的組織密度對比范圍大。在骨、關節與軟組織病變的診斷方面,磁共振成像由于具有多于CT數倍的成像參數和高度的軟組織分辨率,使其對軟組織的對比度明顯高于CT。磁共振成像通過它多向平面成像的功能,應用高分辨的表面線圈可明顯提高各關節部位的成像質量,使神經、肌腱、韌帶、血管、軟骨等其他影像檢查所不能分辨的細微結果得以顯示。磁共振成像在骨關節系統的不足之處是,對于骨與軟組織病變定性診斷無特異性,成像速度慢,在檢查過程中。病人自主或不自主的活動可引起運動偽影,影響診斷。
X線攝片、CT、磁共振成像可稱為三駕馬車,三者有機地結合,使當前影像學檢查既擴大了檢查范圍,又提高了診斷水平。
醫學檢查
CT診斷由于它的特殊診斷價值,已廣泛應用于臨床。但CT設備比較昂貴,檢查費用偏高,某些部位的檢查,診斷價值,尤其是定性診斷,還有一定限度,所以不宜將CT檢查視為常規診斷手段,應在了解其優勢的基礎上,合理的選擇應用。
隨著工藝水平、計算機技術的發展,CT得到了飛速的發展。多排螺旋CT投入實用的機型已經發展到了320排,同時各個廠家也在研究更先進的平板CT。CT與PET相結合的產物PET/CT在臨床上得到普遍運用,特別是在腫瘤的診斷上更是具有很高的應用價值。
工業檢測
現代工業的發展,使得CT在無損檢測和逆向工程中發揮重大的作用。
安保檢測
航空運輸、運輸港灣,大型貨物集裝箱案件裝置。