什么是CT?

2.（医学）什么是CT

全称：computed tomography

CT是一种功能齐全的病情探测仪器，它是电子计算机X射线断层扫描技术简称。

CT的工作程序是这样的：它根据人体不同组织对X线的吸收与透过率的不同，应用灵敏度极高的仪器对人体进行测量，然后将测量所获取的数据输入电子计算机，电子计算机对数据进行处理后，就可摄下人体被检查部位的断面或立体的图像，发现体内任何部位的细小病变。

CT的发明

自从X射线发现后，医学上就开始用它来探测人体疾病。但是，由于人体内有些器官对X线的吸收差别极小，因此X射线对那些前后重叠的组织的病变就难以发现。于是，美国与英国的科学家开始了寻找一种新的东西来弥补用X线技术检查人体病变的不足。1963年，美国物理学家科马克发现人体不同的组织对X线的透过率有所不同，在研究中还得出了一些有关的计算公式，这些公式为后来CT的应用奠定了理论基础。1967年，英国电子工种师亨斯费尔德在并不知道科马克研究成果的情况下，也开始了研制一种新技术的工作。他首先研究了模式的识别，然后制作了一台能加强X射线放射源的简单的扫描装置，即后来的CT，用于对人的头部进行实验性扫描测量。后来，他又用这种装置去测量全身，获得了同样的效果。1971年9月，亨斯费尔德又与一位神经放射学家合作，在伦敦郊外一家医院安装了他设计制造的这种装置，开始了头部检查。10月4日，医院用它检查了第一个病人。患者在完全清醒的情况下朝天仰卧，X线管装在患者的上方，绕检查部位转动，同时在患者下方装一计数器，使人体各部位对X线吸收的多少反映在计数器上，再经过电子计算机的处理，使人体各部位的图像从荧屏上显示出来。这次试验非常成功。1972年4月，亨斯费尔德在英国放射学年会上首次公布了这一结果，正式宣告了CT的诞生。这一消息引起科技界的极大震动，CT的研制成功被誉为自伦琴发现X射线以后，放射诊断学上最重要的成就。因此，亨斯费尔德和科马克共同获取1979年诺贝尔生理学或医学奖。而今，CT已广泛运用于医疗诊断上。

CT的成像基本原理

CT是用X线束对人体某部一定厚度的层面进行扫描，由探测器接收透过该层面的X线，转变为可见光后，由光电转换变为电信号，再经模拟/数字转换器（analog/digital converter）转为数字，输入计算机处理。图像形成的处理有如对选定层面分成若干个体积相同的长方体，称之为体素（voxel），见图1-2-1。扫描所得信息经计算而获得每个体素的X线衰减系数或吸收系数，再排列成矩阵，即数字矩阵（digital matrix），数字矩阵可存贮于磁盘或光盘中。经数字/模拟转换器（digital/analog converter）把数字矩阵中的每个数字转为由黑到白不等灰度的小方块，即象素（pixel），并按矩阵排列，即构成CT图像。所以，CT图像是重建图像。每个体素的X线吸收系数可以通过不同的数学方法算出。

CT设备

CT设备主要有以下三部分：①扫描部分由X线管、探测器和扫描架组成；②计算机系统，将扫描收集到的信息数据进行贮存运算；③图像显示和存储系统，将经计算机处理、重建的图像显示在电视屏上或用多幅照相机或激光照相机将图像摄下。探测器从原始的1个发展到现在的多达4800个。扫描方式也从平移/旋转、旋转/旋转、旋转/固定，发展到新近开发的螺旋CT扫描（spiral CT scan）。计算机容量大、运算快，可达到立即重建图像。由于扫描时间短，可避免运动产生的伪影，例如，呼吸运动的干扰，可提高图像质量；层面是连续的，所以不致于漏掉病变，而且可行三维重建，注射造影剂作血管造影可得CT血管造影（Ct angiography，CTA）。超高速CT扫描所用扫描方式与前者完全不同。扫描时间可短到40ms以下，每秒可获得多帧图像。由于扫描时间很短，可摄得电影图像，能避免运动所造成的伪影，因此，适用于心血管造影检查以及小儿和急性创伤等不能很好的合作的患者检查。

CT图像特点

CT图像是由一定数目由黑到白不同灰度的象素按矩阵排列所构成。这些象素反映的是相应体素的X线吸收系数。不同CT装置所得图像的象素大小及数目不同。大小可以是1.0×1.0mm，0.5×0.5mm不等；数目可以是256×256，即65536个，或512×512，即262144个不等。显然，象素越小，数目越多，构成图像越细致，即空间分辨力（spatial resolution）高。CT图像的空间分辨力不如X线图像高。

CT图像是以不同的灰度来表示，反映器官和组织对X线的吸收程度。因此，与X线图像所示的黑白影像一样，黑影表示低吸收区，即低密度区，如含气体多的肺部；白影表示高吸收区，即高密度区，如骨骼。但是CT与X线图像相比，CT的密度分辨力高，即有高的密度分辨力（density resolutiln）。因此，人体软组织的密度差别虽小，吸收系数虽多接近于水，也能形成对比而成像。这是CT的突出优点。所以，CT可以更好地显示由软组织构成的器官，如脑、脊髓、纵隔、肺、肝、胆、胰以及盆部器官等，并在良好的解剖图像背景上显示出病变的影像。

x线图像可反映正常与病变组织的密度，如高密度和低密度，但没有量的概念。CT图像不仅以不同灰度显示其密度的高低，还可用组织对X线的吸收系数说明其密度高低的程度，具有一个量的概念。实际工作中，不用吸收系数，而换算成CT值，用CT值说明密度。单位为Hu（Hounsfield unit）。

水的吸收系数为10，CT值定为0Hu，人体中密度最高的骨皮质吸收系数最高，CT值定为+1000Hu，而空气密度最低，定为-1000Hu。人体中密度不同和各种组织的CT值则居于-1000Hu到+1000Hu的2000个分度之间。

CT图像是层面图像，常用的是横断面。为了显示整个器官，需要多个连续的层面图像。通过CT设备上图像的重建程序的使用，还可重建冠状面和矢状面的层面图像，可以多角度查看器官和病变的关系。

CT检查技术

分平扫（plain CT scan）、造影增强扫描（contrast enhancement,CE）和造影扫描。

（一）平扫 是指不用造影增强或造影的普通扫描。一般都是先作平扫。

（二）造影增强扫描 是经静脉注入水溶性有机碘剂，如60%～76%泛影葡胺60ml后再行扫描的方法。血内碘浓度增高后，器官与病变内碘的浓度可产生差别，形成密度差，可能使病变显影更为清楚。方法分团注法、静滴法和静注与静滴法几种。

（三）造影扫描 是先作器官或结构的造影，然后再行扫描的方法。例如向脑池内注入碘曲仑8～10ml或注入空气4～6ml行脑池造影再行扫描，称之为脑池造影CT扫描，可清楚显示脑池及其中的小肿瘤。

CT诊断的临床应用

CT诊断由于它的特殊诊断价值，已广泛应用于临床。但CT设备比较昂贵，检查费用偏高，某些部位的检查，诊断价值，尤其是定性诊断，还有一定限度，所以不宜将CT检查视为常规诊断手段，应在了解其优势的基础上，合理的选择应用。

CT诊断的特点及优势

CT检查对中枢神经系统疾病的诊断价值较高，应用普遍。对颅内肿瘤、脓肿与肉芽肿、寄生虫病、外伤性血肿与脑损伤、脑梗塞与脑出血以及椎管内肿瘤与椎间盘脱出等病诊断效果好，诊断较为可*。因此，脑的X线造影除脑血管造影仍用以诊断颅内动脉瘤、血管发育异常和脑血管闭塞以及了解脑瘤的供血动脉以外，其他如气脑、脑室造影等均已少用。螺旋CT扫描，可以获得比较精细和清晰的血管重建图像，即CTA，而且可以做到三维实时显示，有希望取代常规的脑血管造影。

CT对头颈部疾病的诊断也很有价值。例如，对眶内占位病变、鼻窦早期癌、中耳小胆指瘤、听骨破坏与脱位、内耳骨迷路的轻微破坏、耳先天发育异常以及鼻咽癌的早期发现等。但明显病变，X线平片已可确诊者则无需CT检查。

对胸部疾病的诊断，CT检查随着高分辨力CT的应用，日益显示出它的优越性。通常采用造影增强扫描以明确纵隔和肺门有无肿块或淋巴结增大、支气管有无狭窄或阻塞，对原发和转移性纵隔肿瘤、淋巴结结核、中心型肺癌等的诊断，均很在帮助。肺内间质、实质性病变也可以得到较好的显示。CT对平片检查较难显示的部分，例如同心、大血管重叠病变的显圾，更具有优越性。对胸膜、膈、胸壁病变，也可清楚显示。

心及大血管的CT检查，尤其是后者，具有重要意义。心脏方面主要是心包病变的诊断。心腔及心壁的显示。由于扫描时间一般长于心动周期，影响图像的清晰度，诊断价值有限。但冠状动脉和心瓣膜的钙化、大血管壁的钙化及动脉瘤改变等，CT检查可以很好显示。

腹部及盆部疾病的CT检查，应用日益广泛，主要用于肝、胆、胰、脾，腹膜腔及腹膜后间隙以及泌尿和生殖系统的疾病诊断。尤其是占位性病变、炎症性和外伤性病变等。胃肠病变向腔外侵犯以及邻近和远处转移等，CT检查也有很大价值。当然，胃肠管腔内病变情况主要仍依赖于钡剂造影和内镜检查及病理活检。

骨关节疾病，多数情况可通过简便、经济的常规X线检查确诊，因此使用CT检查相对较少。

CT检查范围

CT可以做哪些检查吗？

一、头部：脑出血，脑梗塞，动脉瘤，血管畸形，各种肿瘤，外伤，出血，骨折，先天畸形等；

二、 胸部：肺、胸膜及纵隔各种肿瘤，肺结核，肺炎，支气管扩张，肺脓肿，囊肿，肺不张，气胸，骨折等；

三、 腹、盆腔：各种实质器官的肿瘤、外伤、出血，肝硬化，胆结石，泌尿系结石、积水，膀胱、前列腺病变，某些炎症、畸形等；

四、 脊柱、四肢：骨折，外伤，骨质增生，椎间盘病变，椎管狭窄，肿瘤，结核等；

五、 骨骼、血管三维重建成像；各部位的MPR、MIP成像等；

六、 CTA（CT血管成像）：大动脉炎，动脉硬化闭塞症，主动脉瘤及夹层等；

七、 甲状腺疾病：甲状腺腺瘤、甲状腺腺癌等；

其他：眼科及眼眶肿瘤，外伤；副鼻窦炎、鼻息肉、肿瘤、囊肿、外伤等。

由于CT的高分辨力，可使器官和结构清楚显影，能清楚显示出病变。在临床上，神经系统与头颈部CT诊断应用早，对脑瘤、脑外伤、脑血管意外、脑的炎症与寄生虫病、脑先天畸形和脑实质性病变等诊断价值大。在五官科诊断中，对于框内肿瘤、鼻窦、咽喉部肿瘤，特别是内耳发育异常有诊断价值。

在呼吸系统诊断中，对肺癌的诊断、纵隔肿瘤的检查和瘤体内部结构以及肺门及纵隔有无淋巴结的转移，做CT检查做出的诊断都是比较可靠的。

在心脏大血管和骨骼肌肉系统的检查中也是有诊断价值的。

CT的几个重要概念：

1，分辨率：是图象对客观的分辨能力，他包括空间分辨率，密度分辨率，时间分辨率。

2，CT值：在CT的实际应用中，我们蒋各种组织包括空气的吸收衰减值都与水比较，并将密度固定为上限＋1000。将空气定为下限－1000，其它数值均表示为中间灰度，从而产生了一个相对的吸收系数标尺。

3，窗宽和窗位

4，部分容积效应

5，噪声

因此，在日常生活中的人群里，如感觉到身体不适，还是应该及早到医院做检查，以明确诊断。做到早检查，早发现，早诊断，早治疗。

16层CT的采集时间一般为0.5秒（全周扫描），Toshiba公司的全周扫描最低可达0.4秒。但在用于心脏检查时，由于全周扫描速度不够，目前的16层CT还不能像EBCT一样实现一个心动周期一次全周扫描。绝大部分的厂家采用的是多扇区采集，即按心动周期将全周扫描分割成几个区，分次扫描，然后通过软件技术将其融合成一幅图像。多扇区采集的最高时间分辨率为实际扫描时间除以2，再除以分割的扇区数，如0.5秒扫描时间，四扇区采集，则它的最佳时间分辨率为62.5ms；0.4秒扫描，四扇区采集，最佳时间分辨率为50ms；再如0.42秒扫描时间，二扇区采集，则它的最佳时间分辨率为105ms。当然就具体的病例而言，其时间分辨率还与心率有关，因为涉及到期相同步性的问题。 16层CT高质量的多平面重建图象是建立在一个很重要的概念上，即图象的各向同性。在CT的两维平面图象上，是由象素（pixel）组成的，而在三维重建时，图象是由体素（voxel）组成的。在进行图象重建时，我们需要将体素在不同方向上进行重组。如果体素在各个方向上都是一致的，即它的长、宽、高的尺寸一样，称为各向同性。目前来讲，16层CT探测器中以Toshiba公司的设计为层面最薄，覆盖面最宽，实现各向同性的FOV最小，可达25cm。下面的不同FOV时各向同性扫描的最小层厚要求：如采用512×512矩阵，在FOV=25cm时，它的各向同性体素正好是0.5×0.5×0.5，即最小层厚要求为0.5mm；FOV=32cm时，它的各向同性体素正好是0.625×0.625×0.625，即最小层厚要求为0.625mm；FOV=38cm时，它的各向同性体素正好是0.75×0.75×0.75，即最小层厚要求为0.75mm。

16层CT的探测器实际上已经不象原来的4层CT那样简单地分为对称型与非对称型。笼统地讲，16层CT的探测器都属于非对称型，只不过各厂家的设计上略有区别而已。如GE公司的16层CT探测器为中间0.625mm×16列，两侧分别为1.25mm×4列，共24列，20mm宽；

Toshiba公司的16层CT探测器设计为中间0.5mm×16列，两侧分别为1mm×12列，共40列，32mm宽；Philips和Siemens公司的16层CT探测器设计为中间0.75mm×16列，两侧分别为1.5mm×4列，共24列，24mm宽。

一、中枢神经系统

1. 脑动脉CTA单排和普通的多排螺旋CT均成功地实现了脑动脉CTA检查，CTA可清楚地显示动脉瘤瘤体大小、瘤颈形态和载瘤动脉，并能够进行精确的容积计算，通过仿真内窥镜可发现瘤体有无穿支血管。可直观地显示AVM的供血动脉、引流静脉和畸形的血管团，等等。这方面的文献报道较多，技术方法也比较成熟。主要是由于颅脑是相对运动较少的器官，薄层扫描但延长扫描时间对CTA的影响不大，但16排螺旋CT脑动脉CTA可有效地缩短扫描时间，造影剂跟踪触发扫描，可获得最佳的扫描起始时间，其CTA图象能够更清楚地显示脑底动脉环和大脑前、中、后动脉及部分细小分支，较普通螺旋CTA显示的血管分支更多、更细小，可更少地受静脉显影的干扰。

2.脑CT灌注

文献报道CT灌注成像可成功地显示脑肿瘤的灌注，脑梗死的灌注情况等。与MR灌注比较，CT脑灌注在夜间可以获得，并且可以获得灌注的绝对值。

3.脊髓动脉CTA

脊髓动脉CTA的研究文献非常少，其主要原因是由于脊髓动脉较细小以及短时间内单排螺旋CT难以覆盖有效的面积而影响了脊髓动脉的显影。经插管注入造影剂后行16排螺旋CT扫描并三维重建可清楚地显示脊髓的供血动脉，与DSA相比、能够同时评价脊髓和血管的情况，这为进一步判断脊髓的血管病变提供了有效的诊断手段。有报道称采用4排CT采集，MPR显示大部分受检者显示脊髓前动脉、Adamkeiwicz动脉，在主动脉动脉胸腹段手术前进行该检查，无疑对避免手术引起脊髓缺血有好处。相信在16排阶段，能够进一步提高脊髓动脉的显示率和清晰度。

二、颈部1. 椎动脉CTA

利用CTA的专用分析软件，能够在容积重建后利用标记的方法全程显示椎动脉而有效地克服了脊椎骨的干扰，将使得判断血管壁有无钙化更可靠，还可自动检测狭窄段血管的面积并可进一步评估其狭窄的程度。

2.咽喉部仿真内窥镜

普通的螺旋CT已经有较为成熟的经验，16排螺旋CT可能难有更大的作为。三、呼吸系统设置好薄层高分辨率的重建方式，16排螺旋CT可使每一病例都可获得肺HRCT图象，对于肺间质性病变和微小结节病变的定性诊断将带来极大的便利，而对于这些病例过去通常的做法是建议患者再接受一次HRCT检查。

另外，采用薄层MIP法重建，可以更好地将小结节和支气管血管束区分开来， 过去容易遗漏的小病灶的检出率有了很大的提高。

16排螺旋CT全肺扫描获得的薄层容积数据可使每位受检查者获得仿真支气管镜检查，为客观地评价仿真支气管镜的临床应用价值提供依据。这方面的研究有可能重新成为热点。

肺动脉栓塞通过CTA诊断一直是临床和放射学家追求的目标，但肺小动脉的显示和心脏搏动、呼吸运动的干扰一直也是困扰其广泛应用的原因。16排螺旋CT在显示细小血管和图象质量上有一定的提高.

四、循环系统

心脏是一个运动器官，对心脏和冠状动脉病变的判断，普通螺旋CT有极大的缺陷。多排螺旋CT和电子束CT无疑成为了心脏和冠状动脉检查的有效方法。这方面的文献资料非常丰富，但遗憾的是国人的冠状动脉钙化积分标准仍未良好地建立。冠状动脉显影效果与DSA比较还有一定差距，但可在一定程度上减少有创性血管造影的检查数目；其显示的软斑块的临床相关性尚在调查中。

五、消化系统

快速、薄层扫描，16排螺旋CT可使腹部器官如肝、胆、胰腺等的双期或三期扫描更准确，对小病灶的密度测量也更加精确。同时还能通过三维重建等有效地进行病变和相关血管的重建，为定位、定性诊断提供帮助，为临床制定手术或其他治疗方案提供指导。空腔脏器如胃和结肠的螺旋CT扫描和仿真内窥镜重建技术几乎已经成为常规的检查方法，结肠普查技术软件有可能在结肠癌的早期普查方面开创新的局面，其结肠重建图象可堪与结肠气钡双对比像媲美，采用内窥镜的技术可以发现早期肿瘤。与气钡造影比较，更可观察肠壁及其周围情况。当然由于受分辨率的影响，它对非肿瘤性病变的判断仍然受到限制。进行该项检查前，扫描前的肠道准备十分重要。

六、其他

泌尿生殖系统、骨关节、五官科等的疾病诊断借助于16排螺旋CT扫描和三维重建技术，其优势与上述大致相同。用亚毫米尤其是半毫米层厚采集对于细小结构如：听小骨、内耳、骨小梁的显示远优于过去CT。

总之，16排螺旋CT以其卓越的品质已经获得了临床的认可，它实现了短时间薄层大范围的采集，可以大大减少病变的漏诊和误诊率。三维和多平面重建成为常规，可根据需要抽取不同的组织、以不同的效果显示，更加方便了诊断。然而其庞大的数据量给资料的无损储存带来课题。另一方面，薄层扫描的图象上某些病变将会表现出更特别的征象，有待深入细致的归纳总结以及与病理等对照研究。

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