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CT技術(shù)對(duì)臨床醫(yī)學(xué)的影響-本科臨床醫(yī)學(xué)論文
摘要：在CT技術(shù)產(chǎn)生及發(fā)展的30多年里,CT無(wú)論是在硬件還是軟件方面都取得了很大的進(jìn)步。2000年推出的16排螺旋CT,實(shí)現(xiàn)了各向同性微體素采集,從而為各高質(zhì)量的圖像后處理及高空間分辨率影像的顯示奠定了基礎(chǔ)。而今天64層CT的出現(xiàn)改變了整個(gè)醫(yī)療圖景,超快的圖像獲取速度及三維重建能力為醫(yī)學(xué)影像學(xué)開辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域,本文主要剖析了多層CT發(fā)展歷程及其對(duì)臨床醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要影響。
關(guān)鍵詞：CT;螺旋CT;臨床醫(yī)學(xué)
CT是computed tomography的簡(jiǎn)稱,它是一種功能齊全的病情探測(cè)儀器,是電子計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描技術(shù)簡(jiǎn)稱。CT的工作原理是根據(jù)人體內(nèi)不同的組織對(duì)于X射線吸收率的不同對(duì)人體進(jìn)行測(cè)量,然后把測(cè)量得出的數(shù)據(jù)輸入電腦中,由電腦對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,再根據(jù)這些數(shù)據(jù)描繪人體被檢查部位的立體圖像,從而發(fā)現(xiàn)人體內(nèi)任何部位的細(xì)小病變。
自第一臺(tái)螺旋CT問(wèn)世以來(lái)短短十余年間,其發(fā)展速度令人難以想象。1998年北美放射學(xué)年會(huì)(RSNA:Radiological Society North America)會(huì)首次出現(xiàn)了4層螺旋CT;2002年RSNA會(huì)16層螺旋CT樣機(jī)展出;2003年RSNA會(huì)64排螺旋CT與大家見面;2005年RSNA已有128層CT的概念;2006年度RSNA會(huì)議上也提出了: “對(duì)于CT多少層就足夠?” 這樣一個(gè)問(wèn)題。就目前的技術(shù)而言,未來(lái)的CT機(jī)無(wú)論發(fā)展到多少層,一定會(huì)沿著掃描時(shí)間越來(lái)越短、層厚越來(lái)越薄、掃描劑量越來(lái)越小的方向發(fā)展。
1 多層螺旋CT的技術(shù)進(jìn)步
1.1 快速掃描:
提高CT機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度是實(shí)現(xiàn)更快掃描的前提,由于限制機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度技術(shù)難題(如:巨大的離心力和配置安全性等)的突破, 自4層開始CT生產(chǎn)廠家已逐步開始摒棄皮帶(或鋼帶)傳動(dòng)方式,而采用先進(jìn)的電磁直接驅(qū)動(dòng)方式(磁懸浮技術(shù)),大大提高了機(jī)架旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性,減少了機(jī)械噪聲以及機(jī)械摩擦產(chǎn)生的熱量,掃描時(shí)間也由每旋轉(zhuǎn)一圈需要1s,0.75s到0.5s,0.4s……甚至更短的時(shí)間,并且由于磁懸浮機(jī)架無(wú)極限速度限制,隨著技術(shù)的發(fā)展,掃描速度也必將越來(lái)越快。
64排CT可實(shí)現(xiàn)快速、大范圍的薄層掃描,以東芝64排為例:最快覆蓋范圍可達(dá)120mm/s以上,其技術(shù)特性更適于心臟和外傷檢查等領(lǐng)域,對(duì)于整個(gè)心臟掃描可以控制在7s內(nèi)完成,相對(duì)于16排CT掃描速度提高了4倍,動(dòng)態(tài)器官圖像的細(xì)節(jié)顯示能力更強(qiáng)。并且由于采集時(shí)間更短,時(shí)間分辨率更高,重建圖像的運(yùn)動(dòng)偽影更少了,解決了患者憋氣時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題 �，F(xiàn)在廠家的64排螺旋CT能夠達(dá)到的時(shí)間分辨率各不相同,最佳時(shí)間分辨率可達(dá)到40ms,基本達(dá)到了電子束CT(33ms)的水平,擴(kuò)大了臨床應(yīng)用范圍,即使呼吸急促、重度心律不齊和心率較快,甚至達(dá)到150次/分的患者64排能輕易完成檢查而不需要控制患者心率 。
1.2 探測(cè)器的發(fā)展:
多排探測(cè)器可謂CT最為核心的部件,數(shù)萬(wàn)個(gè)探測(cè)器沿長(zhǎng)軸和水平方向二維排列,可以進(jìn)行不同層面厚度的選擇,最小的層面厚度為0.5mm。隨著多層CT的發(fā)展,探測(cè)器變的掃描寬度越來(lái)越寬,數(shù)量越來(lái)越多,掃描層厚越來(lái)越薄。當(dāng)4層CT剛面市時(shí),各個(gè)廠家采用了不同的排列方式:東芝Aquilion4探測(cè)器為34排,其排列為:中央4排0.5mm,兩邊各15排1mm,總寬度為32mm;GE公司的Lightspeedl6為16排探測(cè)器,每排寬度1.25mm,總寬度為20mm;西門子SomatomPlus4和飛利浦Mx8000的探測(cè)器同為8排,每排探測(cè)器寬度不等,分別為1mm,1.5mm,2.5mm和5mm,總寬度為20mm。當(dāng)CT發(fā)展到16層CT的時(shí),雖然探測(cè)器的排數(shù)和總數(shù)不同,但設(shè)計(jì)方向終于統(tǒng)一,均采用了中央16排薄層,而兩邊為對(duì)等多排的排列方式。在64排CT中,常規(guī)掃描均采用最薄為0.5mm或0.6mm層厚采集,以達(dá)到各向同性成像,其縱向分辨率最佳可達(dá)0.35mm。
2 多層螺旋CT對(duì)臨床應(yīng)用的影響
設(shè)備技術(shù)的發(fā)展是正確診斷的必要硬件,探測(cè)器物理空間排列和螺旋掃描速度的提升使得對(duì)于運(yùn)動(dòng)臟器解剖細(xì)節(jié)診斷成為現(xiàn)實(shí)。以64排64層CT為例,現(xiàn)在已經(jīng)可以將最難的心臟檢查作為常規(guī)檢查和研究,設(shè)備檢查能力的提高伴隨著廣大患者對(duì)疾病普查認(rèn)識(shí)的提高,都促成了心臟檢查的進(jìn)一步推廣,而且東芝Aquilion64具備了根據(jù)美國(guó)ACC標(biāo)準(zhǔn)制定的左心室17分段功能性分析,開創(chuàng)了臨床心臟研究的先河。在放射學(xué)對(duì)心臟的研究中,功能性分析集中在左心室及冠狀動(dòng)脈;在對(duì)左心室的研究中,17分段Polar map可反應(yīng)出:局部心肌活動(dòng)度、局部心肌厚度及局部心肌射血分?jǐn)?shù)。對(duì)于臨床心臟病患者尤其是心肌梗塞患者的梗塞部位、范圍、運(yùn)動(dòng)程度等作出準(zhǔn)確判斷,并對(duì)患者的愈后作出評(píng)估。對(duì)于冠狀動(dòng)脈可同時(shí)觀察冠脈的截面及成90度角交叉的長(zhǎng)軸位成像,分析冠脈的截面積、管徑及狹窄率等。同時(shí)這些新的功能正在變革許多既有的影像技術(shù),相信會(huì)逐步取代診斷性冠狀血管造影和光學(xué)結(jié)腸境檢查等其他檢查手段 。
對(duì)掃描劑量的控制在CT的研發(fā)和臨床應(yīng)用中,必須在注重臨床研究的基礎(chǔ)上強(qiáng)調(diào)掃描劑量的控制。由于射線的生物效應(yīng),人體接受X射線照射積累到一定劑量后,會(huì)對(duì)人體細(xì)胞和組織產(chǎn)生較大的傷害。歐美等國(guó)家非常重視患者的受線劑量,對(duì)放射劑量要求非常嚴(yán)格。而掃描劑量及患者受線劑量也越來(lái)越引起而國(guó)內(nèi)放射界的高度重視,在保證圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)低劑量掃描,發(fā)展綠色CT已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)。東芝在64排CT中使用了先進(jìn)的重建算法及軟件,在保證圖像質(zhì)量的前提下,可將掃描劑量降低到常規(guī)掃描所需劑量的50% 。尤其是在灌注成像中,掃描劑量甚至能夠降低可達(dá)80% ,從而大大降低了患者及臨床操作醫(yī)師的受線劑量。
3 多排螺旋CT發(fā)展的近期目標(biāo)
四維CT即在三維基礎(chǔ)上增加時(shí)間軸,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)患者病灶立體、動(dòng)態(tài)的觀察。四維CT在兼顧多排CT的同時(shí),新的臨床應(yīng)用包括以下幾個(gè)方面:動(dòng)態(tài)臟器的研究;血流動(dòng)力學(xué)的研究;關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)功能;大范圍的薄層高速掃描。就技術(shù)發(fā)展而言主要有兩個(gè)趨勢(shì):超寬探測(cè)器的多層面螺旋CT,東芝公司已經(jīng)研制了256排的超寬探測(cè)器,覆蓋范圍為128mm,可直接覆蓋人體某一臟器,連續(xù)掃描即可采集到器官的0.5mm層厚高分辨率容積數(shù)據(jù),從而重建出動(dòng)態(tài)的三維圖像 ;另外平板檢測(cè)器CT也是眾多專家預(yù)言的方向,實(shí)際上該技術(shù)已經(jīng)提出了幾年。平板CT的優(yōu)點(diǎn)是可提供高空間分辨力的、可實(shí)現(xiàn)各種高級(jí)重建功能的容積性信息,使采集速度和方式發(fā)生革命性的變化,但要成為產(chǎn)品在技術(shù)上需解決的問(wèn)題尚較多,至今還沒(méi)有走出實(shí)驗(yàn)室用于臨床,其中妨礙進(jìn)入臨床,主要是要解決平板檢測(cè)器自身技術(shù)的問(wèn)題、采集重建模式更新和高X射線劑量等技術(shù)難題尚需時(shí)日。
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