醫學影像技術學CT的工作原理以及新應用探討

孟帥

摘要：CT是醫學影像中一種非常重要的技術，近年來在醫療實踐中取得了很大進步。CT發展至今已經有幾十年的歷程了，不管是軟件設備還是硬件設備都經歷了巨大變革，其開辟了醫學影像技術的新領域，在醫學應用中發揮了非常關鍵的作用，給無數患者減輕了治療痛苦。當前CT技術還在持續地研究發展中，醫療機構還要通過不斷實踐應用來促進這項技術的發展。本文主要對CT技術工作原理以及醫學上的新應用展開了具體分析。

關鍵詞：醫學影像技術學;CT工作原理;CT新應用;探討

引言

CT是指電子計算機體層攝影，也被稱作是X線CT。CT機經過五代優化，探測器數、X線束、掃描方式、掃描時間等優勢更加明顯，在虛擬內窺鏡、CT血管成像等應用越發完善，并不斷向著高速掃描、高質量圖像、高檢查效率、特殊掃描功能更加完善的發展目標努力著。尤其是多層螺旋CT的臨床使用，在探測器排列、X線束、數據采集通道、三維成像、心臟CT掃描等方面的優勢，都是單層螺旋CT所不能比擬，實現了醫療服務質量的持續改進。

1.CT技術簡介

CT設備主要由以下三部分組成：①掃描部分，由X射線源、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。CT使用X線束對被檢測對象具體部位一定厚度的層面進行掃描，由探測器接收透過該層面的X線，轉變為可見光后，由光電轉換器轉變為電信號，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將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。數字矩陣可存儲于磁盤或光盤中。經數字/模擬轉換器把數字矩陣鐘的每個數位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。

2.CT技術的應用及發展

CT最引人注目的應用是在醫學診斷領域，其理論研究及設備制造技術在相當程度上與醫學科學有關。從1971年Hounsfielld發明頭顱CT到20世紀80年代，CT技術的發展主要在于掃描部位的延伸，即從單一的頭部檢查拓展到體部檢查;2006年雙源CT的誕生，2009年飛利浦iCT誕生，基于領先的氣墊軸承技術首次將CT的物理轉速提高到0.27s。2016年，全球首臺基于雙層探測器的光譜CT誕生，2021年，該技術進一步發展到100kVp光譜成像及80cm大孔徑和新型球面寬體光譜探測器。

3.雙源CT、光譜C在醫學中的新應用

3.1 CT灌注成像

CT灌注成像不同于以往的CT形態學成像，屬于功能成像的范疇。它充分利用了多層螺旋CT可以顯示毛細血管染色情況這一功能，通過在靜脈中注射造影劑后，對特定的組織或器官進行連續多層掃描，以獲得該組平面內的時間密度曲線（TDC），以便用不同的數學模型得出血流量（BF）、血容量（BV）、平均通過時間（MTT）、峰值時間（TTP）等參數，并用這些參數對該層面的組織或器官的功能進行評價。在常規掃描和增強掃描上不易鑒別的腫瘤、感染、炎癥、梗塞等，其灌注參數均有所表現;并可對癡呆、精神疾病、偏頭痛等作出評價。有研究表明。CT灌注成像灌注參數值的測定對于原發性肝癌、肝轉移瘤和肝血管瘤的鑒別診斷以及對鄰近的肝組織受累情況的評估具有重要的臨床意義。

3.2CT心臟成像。

運動器官一直是常規軸向掃描CT機臨床應用的盲區，多層螺旋CT的出現突破了這一盲區。雙源Drive CT掃描速度高達45.8cm/s，完成心臟掃描只需0.25秒，掃描時間短暫對運動器官的成像非常重要，能有效避免運動偽影的產生，掃描前通常不再需要服用藥物控制心率。在高清圖像上進行鈣化積分運算，可以對冠狀動脈發生梗死的風險進行預測和評估。

3.3 CT血管成像

多層螺旋CT掃描覆蓋范圍寬，能顯示顱內到頸部、心臟主動脈弓到下肢大范圍血管走行，可了解有無血管畸形、狹窄、側支循環等，甚至可以判斷腫瘤或炎變對血管的侵蝕、推移等多種改變，對手術與治療幫助將不可估量。多層螺旋CT掃描速度快，時間分辨率高，血管成像操作簡單、方便、安全、無創傷性，可部分或基本取代傳統的血管造影，是目前無創傷性血管成像的又一主要手段。血管造影智能跟蹤技術，能使注入血管中的造影劑在達到目的臟器（如腦、腎臟、肝臟）區域后與預先設定的閾值相等時啟動掃描，從而獲得最佳動脈期、靜脈期、與平衡期圖像。能對動脈瘤、動靜脈畸形、腦血管狹窄等多種腦血管患者進行多層螺旋CT血管造影檢查，并應用后處理工作站進行腦血管三維重建，以立體圖像顯示出病變解剖關系，獲得準確清晰圖像。

3.4虛擬內窺鏡

虛擬內窺鏡包括虛擬血管鏡、虛擬支氣管鏡、虛擬結腸鏡、虛擬胃鏡和虛擬膽管鏡等。由于其無創、安全、無痛苦，可以觀察內窺鏡無法達到的部位，并且可以通過調節透明度和顏色，同時觀察腔內外情況，使之沒有真正的解剖邊界，更有利于觀察病變周圍結構和向外侵犯程度，為手術和穿刺提供更準確、豐富的解剖信息。

3.5外傷或急重癥病人

外傷或急重癥病人需要及時并且準確的診斷，才能正確及時地搶救。最新雙源Drive CT掃描速速度高達 45. 8cm/s， 完成2米范圍的急診全身掃描只需4秒）真正實現全身大范圍的掃描，可迅速查出內臟受損傷的情況，以便及時進行搶救，是外傷急診CT臨床應用的巨大突破。

總結

CT影像學技術，能夠借助數學方法，展開物理量投影處理，實現病變信號、三維圖像的轉變，從而為疾病嚴重程度判斷提供重要參照。心臟成像、血管成像、灌注成像等的臨床應用，仍有很大的發展空間。在信息技術、科學技術的帶動下，C T技術的使用會更加便利，作用功能更加多元，圖像更加清晰，應用范圍也會越發廣泛，從而實現醫療水平的不斷提升。

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