發展歷史
1963年,美國物理學家科馬克發現人體不同的組織對X線的透過率有所不同,在研究中還得出了一些有關的計算公式,這些公式為後來CT的套用奠定了理論基礎。
1972年第一台CT誕生,僅用於顱腦檢查,4月份亨斯菲爾德在英國放射學年會上首次公布了這一結果,正式宣告了CT的誕生。
1974年製成全身CT,檢查範圍擴大到胸、腹、脊柱及四肢。
時代劃分
第一代CT機
第一代CT機採取旋轉/平移方式(rotate/translate mode)進行掃描和收集信息。由於採用筆形X線束和只有1~2個探測器,所采數據少,所需時間長,圖像質量差。
第二代CT機
第二代CT機掃描方式跟上一代沒有變化,只是將X線束改為扇形,探測器增至30個,擴大了掃描範圍,增加了採集數據,圖像質量有所提高,但仍不能避免因患者生理運動所引起的偽影(Artifact)。
第三代CT機
第三代CT機的探測器激增至300~800個,並與相對的X線管只作旋轉運動(rotate/rotate mode),收集更多的數據,掃描時間在5s以內,偽影大大減少,圖像質量明顯提高。
第四代CT機
第四代CT機的探測器增加到1000~2400個,並環狀排列且固定不動,只有X線管圍繞患者旋轉,即旋轉/固定式(rotate/stationary mode),掃描速度快,圖像質量高。
第五代CT機
第五代CT機將掃描時間縮短到50ms,解決了心臟掃描,是一個電子槍產生的電子束(electron beam)射向一個環形鎢靶,環形排列的探測器收集信息。推出的64層CT,僅用0.33s即可獲得病人的身體64層的圖像,空間解析度小於0.4mm,提高了圖像質量,尤其是對搏動的心臟進行的成像。
結構組成
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台照相機或雷射照相機將圖像攝下。
掃描方式
1. 平掃:是指不用造影或造影增強的普通掃描。一般都是先作平掃。
2. 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後再行掃描的方法。血內碘濃度增高后,正常器官與病變器官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。方法主要有團注法和靜滴法。
3. 造影掃描:是先作器官或結構的造影,然後再行掃描的方法。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。
圖像特點
1. 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線吸收係數。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。像素越小,數目越多,構成圖像越細緻,即空間解析度(spatial resolution)高。CT圖像的空間解析度不如X線圖像高。
2. 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的密度解析度高,即有高的密度解析度(density resolution)。因此,人體軟組織的密度差別雖小,吸收係數雖多接近於水,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、縱膈、肺、肝、膽、胰以及盆部器官等,並在良好的解剖圖像背景上顯示出病變的影像。
3. 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線的吸收係數說明其密度高低的程度,具有一個量的概念。實際工作中,不用吸收係數,而換算成CT值,用CT值說明密度,單位為Hu(Hounsfield unit)。
4. 水的吸收係數為10,CT值定為0Hu,人體中密度最高的骨皮質吸收係數最高,CT值定為+1000Hu,而空氣密度最低,定為-1000Hu。人體中密度不同的各種組織的CT值則居於-1000Hu到+1000Hu的2000個分度之間。
5. 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式的使用,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係。
主要用途
X射線頭部CT機用於頭部掃描,形成橫斷面圖像和三維圖像供臨床診斷。由於CT設備比較昂貴,檢查費用偏高,所以不宜將CT檢查視為常規診斷手段,應根據病人的情況合理地選擇套用。
優勢
1. CT檢查對中樞神經系統疾病的診斷價值較高,套用普遍。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,結果可靠。
2. 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。
注意事項
1. 嚴重心、肝、腎功能衰竭的患者禁用。
2. 對含碘對比劑過敏者禁用。
3. 輻射劑量較普通X線機大,故懷孕婦女不能做CT檢查[2]。
4. 應注意掃描檢查以外部位的防護禁止。
5. 增強掃描後,病人應留觀15min左右,以觀察有無遲發過敏反應。
6. 由掃描技師認真填寫檢查申請單的相關項目,並簽名。