计算机体层摄影一瞥

2计算机体层摄影一瞥

自从伦琴发现X线100多年来，人们一直未停止对它的研究，X线对人体疾病的诊断和治疗作出的贡献无法估量。但在20世纪70年代以前，人们只能利用常规X线拍片、体层摄影、造影来对人体及疾病进行认识，尤其是对人体有良好的自然对比区，能获得对比度好的图像，如肺、骨骼系统、鼻旁窦等。而对于颅内脑组织、腹部内实质性器官则不满意。即使采用造影，也不尽如人意。科学家亨氏（HounsField），从1969—1973年将X线与计算机相结合，发明了头部非创伤性计算机体层摄影装置（computed tomography，CT）。CT的工作原理并不复杂，当X线球管发射出扇形准直薄层的X线束，轴向单层或螺旋形地切割人体，通过安装在对侧高灵敏的探测器接受并记录到通过人体后被衰减的X线强度，并转变为数字信号，经过计算机处理，根据每个点的信号强弱和空间位置，重建成人体某个器官的横断面或其他层面的图像，然后医生根据这些图像对比、分析，判断该器官是否正常或有无病变。CT的薄层准直的X线束能像切西瓜一样，一层一层地显示颅脑的横断面，而对人体则没有创伤。此装置的出现立即在医学界引起巨大反响，并很快在临床上加以推广和进一步发展。

开始使用的CT机，扫描头部一层需3～5分钟，由于扫描时间长，因此要求患者保持绝对静止，才能获得清楚的图像。随着计算机、扫描方式及探测器的发展，扫描时间愈来愈短，只需要2～5秒，图像质量也进一步改善，由原来仅能进行头部扫描发展到能进行全身扫描，CT机也由第一代发展到第四代。这对人体内部结构和病变的认识确实是一个质的飞跃。因此亨氏1978年获得该年度的诺贝尔医学奖。

尽管图像质量和扫描速度都令人满意，但对不停运动着的心脏的检查仍不尽人意。由此而发展了电影CT，即超高速CT（UFCT），也称电子束CT。它特高的灵敏性和特异性，扫描时间缩短至50～100毫秒，心脏的搏动可以忽略不计。因此可以像透视一样显示心脏，且图像清晰、对比度好，能进行薄层容积扫描，利用最大密度投影和三维成像技术，可清楚地显示心脏、大血管、小血管，如冠状动脉的情况。还可测量左、右心室的容积、心脏的射血与瓣膜的运动情况等。

1989年又出现了螺旋CT。以前所有CT扫描包括超高速CT都存在扫描间隔延迟时间的缺陷，这是由于在新层面扫描之前，必须完成扫描床的移动，扫描方向的改变，X线球管的重新启动，这是因为球管要配置大量电缆。而螺旋CT克服了上述缺陷。它采用滑环和电刷技术取消了电缆的制约而连续旋转，其特点是旋转机架通过电刷、滑环与其他静止部件联结。在扫描时，球管与探测器连续旋转，连续采集数据，患者亦同时连续移动穿过扫描架，X线束环绕患者呈螺旋状轨迹，螺旋CT由此得名。与常规CT相比，这种连续获得数据的能力意味着没有扫描时间延迟，结果在相同时间内螺旋CT采集的数据比常规CT多4～9倍，扫描一层只须0.5～0.7秒，因此只要患者屏一口气，20～30秒，就可完成胸部或腹部某些器官的扫描。

螺旋CT技术对探测器也进行了改进，从而实现了应用小剂量X线曝光，亦可延长球管的寿命。

螺旋CT能快速获得大量图像，因此在行肝脏扫描时，可获得最佳血管浓度图像，从而获得双期血管增强图像。

螺旋CT能行超薄层扫描，且扫描可无间隔，因此可行长轴或三维重建，显示病变的空间位置，使定位更加准确，亦便于决定手术进路。

CT血管造影（CTA）是螺旋CT的另一个新的重要应用领域，通过静脉团注造影剂，所谓团注造影剂就是一次大量快速注入造影剂，采用最高密度投影和三维重建技术，可清楚地显示出血管图像，以观察大小动脉的狭窄、闭塞、附壁斑块、动脉瘤、动静脉血管畸形等。

螺旋CT的最新应用就是CT内窥镜（endo CT）或人体航行成像（navigation imaging）。它能像内窥镜一样显示血管内或胃肠内面的情况，其结果令人乐观，其前途更是光明，相信它会造福于人类。