黃輝，黎麗，張俊安

廣東省韶關(guān)市粵北人民醫(yī)院影像科 (廣東韶關(guān) 512026)

近年來(lái)，CT被廣泛應(yīng)用于各種疾病的診斷中，并取得了較好的效果。該技術(shù)不會(huì)破壞物體的基本結(jié)構(gòu)，還可利用數(shù)學(xué)方法將部分二維圖像處理成三維圖像，利于醫(yī)師更加直觀地觀察疾病情況。有研究認(rèn)為，CT的應(yīng)用實(shí)際上也是Radon的變換[1]。隨著圖像函數(shù)理論的出現(xiàn)，斷層成像技術(shù)在臨床中的應(yīng)用效果受到醫(yī)務(wù)工作者的認(rèn)可，這一技術(shù)的發(fā)展也開辟了醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的應(yīng)用新領(lǐng)域，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中發(fā)揮著無(wú)可替代的作用。目前，我國(guó)的CT仍處于不斷研究與發(fā)展的階段，醫(yī)療機(jī)構(gòu)也要不斷進(jìn)行應(yīng)用與實(shí)踐，以促進(jìn)CT的發(fā)展。為此，本研究對(duì)CT的工作原理及新研究進(jìn)展作如下綜述。

1 CT的應(yīng)用與發(fā)展

1971年，Hounsfielld發(fā)明了頭顱CT，至20世紀(jì)80年代，CT的應(yīng)用領(lǐng)域從對(duì)病變部位的掃描逐漸延伸到可對(duì)身體大多數(shù)部位的掃描檢查；至20世紀(jì)90年代，CT的掃描速度有所突破；至2000年左右，螺旋CT的應(yīng)用促使 CT掃描從橫向掃描逐漸過(guò)渡至連續(xù)掃描，從剛開始的4層、16層、32層、64層、128層，到目前應(yīng)用的256層，多層螺旋CT的臨床價(jià)值得到極大的提升。

2 CT工作原理

2.1 CT的成像原理

CT成像是利用X線束掃描人體部位。 X線透過(guò)掃描層面，探測(cè)器接收到掃描信息后，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽?，利用光電轉(zhuǎn)換器再轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，然后再經(jīng)過(guò)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，輸入計(jì)算機(jī)后顯示出來(lái)[2]。由于這一過(guò)程是將二維圖像轉(zhuǎn)變?yōu)槿S圖像，故需收集大量的數(shù)據(jù)，才能準(zhǔn)確地顯示出病變部位的各種類型圖像，這一過(guò)程包括數(shù)據(jù)波動(dòng)、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示及三維立體成像等環(huán)節(jié)。目前，我院所用的CT成像系統(tǒng)見圖1。

圖1 CT成像系統(tǒng)

2.2 CT的成像過(guò)程

一般情況下，CT成像過(guò)程是非常復(fù)雜的，要求相應(yīng)診斷設(shè)備的精密度至少達(dá)到中等以上，才能完整地表達(dá)CT的成像過(guò)程。許煥奇等[3]將CT的成像過(guò)程分成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)集中處理、圖像重建、模型創(chuàng)建、計(jì)算機(jī)顯示、圖像打印等環(huán)節(jié)。由于CT設(shè)備中的過(guò)濾板、轉(zhuǎn)換器等部件的精密度較高，主要進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，若采用數(shù)據(jù)的等級(jí)較低，在對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行集中處理時(shí)，則不能對(duì)其進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算[4]。也就是說(shuō)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中所使用的一些數(shù)學(xué)運(yùn)算，部分精密度較低的儀器無(wú)法實(shí)現(xiàn)。韓蕊娜[5]表示，圖像重建與模型創(chuàng)建均須將經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)使用一定的軟件系統(tǒng)，以圖像的方式顯現(xiàn)出來(lái)，該過(guò)程一般是由CT計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自帶的軟件來(lái)完成的，過(guò)程較復(fù)雜。最終，工作人員可在計(jì)算機(jī)顯示器上看到經(jīng)過(guò)處理得到的最終圖像，例如圖2。

圖2 計(jì)算機(jī)顯示器上的CT最終圖像

2.3 CT成像系統(tǒng)的組成

CT成像系統(tǒng)由硬件和軟件2個(gè)系統(tǒng)組成，硬件系統(tǒng)包括掃描架、過(guò)濾器、探測(cè)器、數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換器及電源系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)包括圖像后處理軟件、掃描軟件、圖像存儲(chǔ)軟件及照相軟件。CT成像系統(tǒng)的應(yīng)用需將軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，兩者相輔相成才能成像。

3 CT在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的新應(yīng)用

3.1 CT灌注成像

CT灌注成像是利用多層螺旋CT在造影劑的輔助下進(jìn)行成像，具備毛細(xì)血管染色功能。當(dāng)診斷人員為受檢者靜脈團(tuán)注造影劑后，CT可對(duì)某些特定的組織或器官進(jìn)行連續(xù)多層掃描，得到某一個(gè)平面內(nèi)的時(shí)間密度曲線，通過(guò)數(shù)學(xué)模型計(jì)算，可得出組織或器官的血流量、血容量、平均通過(guò)時(shí)間、分值時(shí)間等參數(shù)。有研究表明，通過(guò)對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析，可對(duì)某個(gè)層面內(nèi)的組織或器官功能情況進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)[6]。對(duì)于部分腫瘤疾病、感染性疾病、炎癥及梗死等疾病，采用常規(guī)掃描或增強(qiáng)掃描不易鑒別，采用CT灌注成像診斷則可清晰顯示出來(lái)。楊滕[7]認(rèn)為，CT灌注成像還可對(duì)癡呆、精神疾病、偏頭痛等疾病進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。隨著臨床研究的不斷深入，閆軍和田國(guó)鈺[8]將CT灌注成像技術(shù)應(yīng)用于原發(fā)性肝癌、肝轉(zhuǎn)移、肝血管瘤等疾病的診斷，取得了較好的效果，其研究發(fā)現(xiàn)，CT灌注成像不但可對(duì)病變組織及器官進(jìn)行準(zhǔn)確的鑒別診斷，還可對(duì)肝臟周邊組織的受累情況進(jìn)行評(píng)估。肝臟周邊組織受累情況見圖3。

圖3 肝臟周邊組織受累情況

3.2 CT心臟成像

常規(guī)CT掃描在對(duì)一些運(yùn)動(dòng)器官的掃描中多存在盲區(qū)，最新的64層螺旋CT可對(duì)心臟進(jìn)行掃描，且全部掃描時(shí)間只需5 s；掃描圖像可清晰顯示軟斑塊、硬斑塊、心臟支架等，且掃描圖像時(shí)間分辨率僅為0.25～0.4 s。隨著多層螺旋CT在臨床診斷中的廣泛應(yīng)用，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了所謂的扇形或斑狀掃查，在此過(guò)程中多列探測(cè)器承擔(dān)起數(shù)據(jù)重建的任務(wù)，時(shí)間分辨力已縮短至10 ms[9]。丁旭[10]應(yīng)用GE 64排128層螺旋CT進(jìn)行CT心臟成像，只用了5 s就完成了對(duì)整個(gè)心臟及周邊組織結(jié)構(gòu)的掃描，且所得圖像的分辨率極高；與常規(guī)的16層螺旋CT相比，其圖像分辨率提高了40倍左右，且圖像中的信息量非常大；此外，該診斷方式的輻射損傷較低，可清晰構(gòu)建出心臟的三維解剖圖像。多層螺旋CT的應(yīng)用也實(shí)現(xiàn)了低劑量、快速和大范圍的掃描，使掃描結(jié)果的精確度更高。在掃描過(guò)程中，患者只需短時(shí)間屏住呼吸，其舒適度也得到提升。路金生[11]認(rèn)為，尤其是對(duì)于部分冠心病患者，采用CT心臟成像對(duì)其進(jìn)行冠狀動(dòng)脈檢查不會(huì)對(duì)其造成任何損傷，患者的滿意度更高。

3.3 CT血管成像

多層螺旋CT的應(yīng)用范圍較廣。伍康振和溫福林[12]采用多層螺旋CT進(jìn)行頭顱CT掃描，可清晰顯示顱內(nèi)至頸部、心臟主動(dòng)脈弓至下肢等范圍的血管走行情況，可幫助診斷人員進(jìn)一步了解血管畸形、血管狹窄、側(cè)肢循環(huán)等異常情況，從而為臨床治療提供準(zhǔn)確的依據(jù)。多層螺旋CT血管成像具有掃描速度快，圖像分辨率高的特點(diǎn)，且對(duì)操作人員的技術(shù)要求較低，只需按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行各項(xiàng)操作即可，整個(gè)過(guò)程安全性較高，不會(huì)對(duì)患者機(jī)體造成任何損傷，目前已基本取代了傳統(tǒng)的血管造影檢查[13]。周珉名[14]認(rèn)為，血管造影智能跟蹤技術(shù)可促使造影劑進(jìn)入血管后，直接到達(dá)目的區(qū)域，當(dāng)與設(shè)定好的閾值相等時(shí)，就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)掃描，從而獲得最佳的動(dòng)脈期、靜脈期圖像。在用CT血管成像對(duì)腦血管疾病患者進(jìn)行診斷時(shí)，可通過(guò)后處理工作站進(jìn)行圖像重建，將血管病變的解剖關(guān)系通過(guò)立體圖像顯示出來(lái)，從而可多角度顯示腦血管情況，適用于手術(shù)計(jì)劃的制定、術(shù)前定位及術(shù)后隨訪等診療工作，見圖4～5。

圖4 腦CT血管成像 圖5 腦CT血管成像

3.4 基于CT的虛擬內(nèi)窺鏡

基于CT的虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括虛擬支氣管鏡、虛擬血管、虛擬結(jié)腸鏡、虛擬膽管鏡及虛擬胃鏡等，可觀察到常規(guī)內(nèi)窺鏡觀察不到的部位，還可對(duì)圖像的透明度及顏色進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)可對(duì)腔外情況進(jìn)行觀察；將虛擬內(nèi)窺鏡應(yīng)用于疾病的檢查與診斷，不會(huì)損傷患者的機(jī)體，安全無(wú)痛[15]。姜成宇[16]認(rèn)為，借助虛擬內(nèi)窺鏡，可對(duì)部分病變組織及其周圍結(jié)構(gòu)的侵犯程度進(jìn)行仔細(xì)觀察，從而得出準(zhǔn)確結(jié)果；在進(jìn)行手術(shù)或穿刺操作時(shí)，利用虛擬內(nèi)窺鏡可為手術(shù)或穿刺的順利進(jìn)行提供指導(dǎo)。劉全勝[17]認(rèn)為，虛擬內(nèi)窺鏡在很大程度上是對(duì)常規(guī)內(nèi)鏡的補(bǔ)充，在對(duì)極度狹窄部位進(jìn)行檢查時(shí)，虛擬內(nèi)窺鏡已基本取代常規(guī)內(nèi)鏡，且優(yōu)勢(shì)明顯。

3.5 CT在外傷或危急重癥患者診斷中的應(yīng)用

對(duì)于外傷或急危重癥患者，入院后需盡快進(jìn)行有效的診斷和治療?？刹捎米钚碌?4層螺旋CT進(jìn)行診斷，其具有全身分辨率高的特點(diǎn)，只需10 s就能完成各項(xiàng)同性數(shù)據(jù)的采集，可真正意義上實(shí)現(xiàn)全身大范圍掃描，診斷人員可根據(jù)檢查結(jié)果迅速判斷患者各器官受損情況，從而為臨床搶救提供指導(dǎo)。王丹丹[18]認(rèn)為，64層螺旋CT在外傷急診科的應(yīng)用是對(duì)其臨床應(yīng)用范圍的突破。

3.6 多層螺旋CT在尸體檢查中的應(yīng)用

近年來(lái)，多層螺旋CT成像在其他領(lǐng)域中也得到廣泛的應(yīng)用，如進(jìn)行尸體檢查，具有操作簡(jiǎn)單、用時(shí)短的特點(diǎn)，且檢查效果也得到法醫(yī)的肯定；該技術(shù)的應(yīng)用還在很大程度上避免了醫(yī)療糾紛、尸體解剖等一系列繁雜的操作及手續(xù)[19]。

3.7 CT能譜技術(shù)

CT能譜技術(shù)主要是通過(guò)球管發(fā)出不同能量的射線，對(duì)病變部位進(jìn)行同步螺旋掃描，根據(jù)探測(cè)器接收后掃描相同組織時(shí)采用不同能量級(jí)X線能量衰減的情況，對(duì)病灶進(jìn)行多方位、多角度無(wú)創(chuàng)成像；同時(shí)還可采用彩色編碼對(duì)發(fā)現(xiàn)的病灶位置、大小、數(shù)目等情況進(jìn)行標(biāo)記，尤其是對(duì)體積較小的病灶具有較高的診斷價(jià)值[20]。

3.8 CT光譜技術(shù)

CT光譜技術(shù)主要是根據(jù)人體同一組織對(duì)X線不同光子能量或同一光子對(duì)不同組織能量的吸收能力存在的差異進(jìn)行成像。X線具有較強(qiáng)的能量依賴性衰減特征，也就是說(shuō)，X線光子的能量越強(qiáng)，其波長(zhǎng)也就越短，其對(duì)物質(zhì)材料的穿透性越強(qiáng)。該技術(shù)采用這種能量不同的單能X線，根據(jù)相應(yīng)能量X線的衰減系數(shù)進(jìn)行CT圖像重建。目前，臨床上所使用的CT設(shè)備有128排和256排，掃描范圍更廣、圖像更為清晰。

4 小結(jié)

總之，在影像學(xué)技術(shù)中，CT成像利用數(shù)學(xué)方法，通過(guò)物體的投影集合重建圖像，從而將某些病變信號(hào)、二維圖像等以三維圖像的形式顯示出來(lái)，幫助臨床上對(duì)疾病的嚴(yán)重程度進(jìn)行判斷。隨著CT設(shè)備的不斷優(yōu)化與升級(jí)，其功能會(huì)更加多元化，圖像質(zhì)量也會(huì)更高。因此，臨床研究人員還要加強(qiáng)此方面的研究，進(jìn)一步提高我國(guó)的CT應(yīng)用水平。