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1、精选优质文档-倾情为你奉上CT设备的发展与现状【简介】1972年，英国工程师汉斯菲尔德（G. N. Hounsfield）首次研制成功世界上第一台用于颅脑的X线机计算机体层摄影设备，简称X-CT，或CT设备。它的问世是1895年发现X线以来医学影像设备的一个革命性进展，为现代医学影像设备学奠定了基础。X-CT是运用扫描并采集投影的物理技术，以测定射线在人体内的衰减系数为基础，采用一定算法，经计算机运算处理，求解出人体组织的衰减系数值在某剖面上的二维分布矩阵后，再转为图像上灰度的分布，从而实现建立断层解剖图像的现代医学成像技术。【CT的发展历程回顾】自第一台CT问世后，为了不断地适应临床放射诊断
2、的要求，CT也经历了五代构造性能的发展和改变。第一代 单束平移+旋转方式这类扫描机多属于头部专用机，由一个X射线管和两个或三个晶体探测器组成，由于X射线束被准直成像铅笔芯粗细的线束，故又称为笔形扫描束装置。X射线管和检测器围绕受检体做同步平移-旋转扫描运动。当平移一个断层后，同步扫描系统转过一个角度（一般为10），然后再对同意指定断层进行平移同步扫描，如此进行下去。这种方式的缺点是射线利用率低，扫描速度慢。第二代 窄扇形束平移+旋转方式把第一代单一X射线束改为扇形线束，探测器数目也增加到330个，每次扫描后的旋转角由10提高至30300。因一次X线投照的窄扇形束同时被多个检测器检测，故一次扫描
3、能获得多个扫描数据，是采样的速度加快。窄扇形束扫描完一个断层的时间可降为10秒左右。这能实现人体除心脏器官外的扫描成像。这种扫描的主要缺点是：由于检测器排列成直线，对X射线管发出的窄扇形束来说，扇形束的中心射束和边沿射束的测量值不相等，故需校正，否则会有伪影，影响CT质量。第三代 旋转一旋转方式第三代CT机有较宽的扇形角(30045 0)，可包括整个被扫描体截面，探测器数目增加到250700个。X线管和探测器排成一个可在扫描架内滑动的紧密圆弧形，在扫描过程中这种排列使扇形束的中心射束和边沿射束到检测器的距离相同，故可减少中心射束和边沿射束的测量差值。由于此种宽束扫描一次能覆盖受检体，扫一次可收
4、集到一个方向上的全部数据，故不需再直线平移，只需X线管和检测器做同步旋转运动即可。这种扫描技术性较高，成本和图像质量方面具有较大优势。扫描时间可达到0.5S以内，是目前临床上应用最为广泛的一种CT机。这种扫描的缺点是：要对每个相邻检测器的接收灵敏度差异进行校正，否则会产生环形伪影。第四代 旋转一静止方式扫描装置有一个X线管与6002000个探测器组成。这些探测器在扫描架内排列成静止的检测环，探测器静止，X线管发出50度到90度宽扇形射束进行旋转扫描。在旋转静止扫描方式中又分为两种，一种是X线管旋转轨道设定在探测器环内的普通静止旋转扫描方式，另一种是在探测器环外的章动旋转扫描方式。旋转静止扫描方
5、式中每一个探测器相继完成多个方向上的投影检测也就是说在一个探测器上可获得多个方向上的投影数据，故能较好的克服第三代CT扫描方式中由于探测器之间的差异所带来的环形伪影，其扫描速度也比前几代有所提高。这种扫描方式的缺点是：对散射线极其敏感。上述四类一般被称为传统扫描方式，X线管的供电方式都是由一根电缆连在X线管上，扫描时是拖着电缆线对断层扫描，受检体和扫描床静止不动。这种供电方式限制了X线管的工作，使X线管不能连续工作，无论是平移扫还是旋转扫，每结束一次扫描都要停下来，回到原位，再扫描。此过程中受检体随扫描床移动一小段距离后静止，以便进行对下一个断层的扫描。这样不仅延缓了工作时间，且会有扫描断层间
6、的间隔。第五代 电子束扫描方式（静止静止扫描方式）第五代CT与前四代CT有着本质上的区别。扫描装置由一个特殊的大型X线管和静止排列的探测器环组成。扫描方式是在旋转静止扫描模式基础上出现了动态空间扫描（称为动态空间再现机，采用28个X射线管和28个检测系统组成扫描机构）和电子束扫描两种方式，这两种扫描方式被称为高速扫描。这两种扫描方式取消了X线管和探测器之间的同步运动，取而代之的是利用电子控制的非机械运动式同步扫描。由于扫描没有机械运动，所以大大提高了扫描速度。目前新型的EBCT探测器数可达3456个，时间分辨率可达33mS， mA值可提高到1000mA，空间分辨率为14线对(LP)/cm。传统
7、四类方式基本上可满足人体全身动态器官除心肺以外的各器官检测。而第五代CT的机构在50100ms内能完成216度的局部扫描，可用于心肺等动态器官的检查。电子束CT在心脏成像方面的垄断地位受到多层螺旋CT的强烈挑战，然而，无机械运动的扫描以及任意短的扫描时间这种设计理念仍将继续激励着物理学家和工程师的创造力。【CT的现状】CT作为一种技术，既有坚实的理论作基石，又受计算机、微电子、信息处理等尖端技术的不断推进，因而在工业、农业、环保、地质勘探、安全防护等方面得到广泛应用，然而它最主要的用途还是在医学影像学领域的对疾病的诊断上。在医学影像检查中，多排螺旋CT的应用使得CT的使用范围扩展到几乎可以检查
8、人体的任何一个部位。多层螺旋CT是当前CT的主要代表。1998年推出的多层螺旋CT使得CT在扫描速度、图像质量、扫描范围、适用器官等方面取得了新的突破，是CT技术进入新阶段的标志。目前CT技术在临床上的应用主要有以下几种：CT血管造影(CTA)、三维图像重建 、CT介入、CT仿真内镜、CT灌注成像、CT的立体定向技术、心脏的CT检查、心脏的CT检查、骨密度测定、PET/CT和分子影像学等。这里简要介绍灌注成像和PET/CT和分子影像学。CT灌注成像：研究表明人体正常的生理功能和各种病理性改变都与组织器官的血流变化密切相关，观察组织微循环血流的情况，不仅可了解其生理功能，还有助于疾病的诊断及治疗
9、后疗效的判断，在医学领域里具有重要的现实意义。CT灌注成像技术由于其高时间、空间分辨率、无创性、简单易普及等优点而成为研究组织器官血液动力学最方便有效和实用的工具之一。PET/CT和分子影像学：PET/CT融合成像设备是生物学和结构学之间的桥梁，它能同时获得人体的代谢和解剖图像，在肿瘤评估和心脏疾病的诊断上具有明显的优势，也可为神经学研究及放疗的靶区定位提供便利，SPECT/CT甚至被认为是未来分子影像设备的主流。SPECT/CT可以使临床医生通过一次扫描即可同时获得3种独立的临床信息,从而能及时、准确地得到病灶位置、大小、病种等精确信息,在病灶组织结构改变之前了解其分子水平的改变为早期诊断和
10、治疗创造了条件。【CT的发展趋势】由于X-CT经过不断改进、完善、更新和发展，现已成为临床诊断疾病的重要手段。尤其是多层螺旋CT进入临床并有了重大发展之后，是图像质量和成像速度有了很大的提高。CT应用技术种类的不断拓展，临床CT检查技术不断完善，使医生能更加自如和直观地从图像中去捕捉所需要的诊断信息。尽管如此，由于CT像仍有某些不足：空间分辨率仍未超过常规的X线检查、CT不是所有脏器都以CT检查作为首选、CT的定位和定性诊断只能相对比较而言、CT的图像是形态学影像、由于不同层次呼吸而导致的漏诊。这些缺点使CT技术仍不能满足临床诊断日益深入到更高层次的需求，所以仍在不断发展。其发展方向总体向更低
11、的射线剂量、更快的采集和重建速度、更便捷和多样的重建处理、更好的图像质量、更短的病人等候时间及更人性化的设计方面突破。1、更低的射线剂量2、更快的采集和重建速度a.从图像方面看,可以减少运动伪影，提高图像质量。b. 从经济和成本回收的角度来考虑，缩短了机器的成本回收期,提高医院的经济效益。c. 能充份发挥造影剂的作用，减少造影剂用量和病人费用。d. 螺旋扫描具有速度快、运动伪影少、以及无重叠或漏层、它拓宽CT的使用范围。e.从病人接受角度来看,有益于危重病人的诊查,病人容易接受。3、更便捷和多样的重建处理4、 更好的图像质量 影响CT图像质量的主要因素有：a.X射线源性质和探测器的性能直接影响
12、到原始数据的质量。b.探测器的数目，取样频率和扫描时间。 c.图像成像所用的算法。 d.数据描述与显示方法。5、 更短的病人等候时间及更人性化的设计方面6、CT品种的多样化也是一种发展趋势【总结】总的来说CT的发展将向更多排及更多层面的发展需要对探测器电子技术投入更多的人力、物力和财力。探测器阵列在z轴方向上的扩展使得X线从扇形束发展为锥形束。这就需要进一步对图像重建和数据校正投入大量的研究工作，来减少或消除由于锥形束锥角的增加给图像质量带来的负面影响。最主要的还是计量问题，剂量过大仍是CT发展中的严重考验。但是人们完全可以期盼，把相关的工程学科和医学紧密结合起来，继续发展CT技术，X-CT影响将会有更好的发展前景。专心-专注-专业