CT成像的基本原理

CT是用X线束对人体检查部位一定厚度的层面进行扫描，由探测器接收透过该层面上各个不同方向的人体组织的X线，经模/数转换输入计算机,通过计算机处理后得到扫描断层的组织衰减系数的数字矩阵,再将矩阵内的数值通过数/模转换，用黑白不同的灰度等级在荧光屏上显示出来,即构成 CT图像。

根据检查部位的组织成分和密度差异,CT图像重建要使用合适的数学演算方式,常用的有标准演算法、软组织演算法和骨演算法等。图像演算方式选择不当会降低图像的分辨率。

CT设备与CT成像性能

在CT发明和应用的历史进程中,其发展大致可分为两个阶段,即从CT发明到螺旋CT出现的非 螺旋CT阶段，以及从螺旋CT投入临床使用到目前为止的多层螺旋CT时代。相比较而言，第一阶段 的意义是改变了医用X射线的诊断方式，而第二阶段则是在第一阶段的基础上发展和丰富了横断层 X线诊断的手段。第一阶段CT设备内容目前仅保留了历史意义，第二阶段CT设备目前正在使用。

单层螺旋CT与非螺旋CT

1.单层螺旋CT与非螺旋CT相比，单层螺旋CT设备结构主要是利用了滑环技术,去除了 CT 球管与机架相连的电缆，球管探测器系统可连续旋转,并改变了以往非螺旋CT的馈电和数据传导方 式，使CT扫描摆脱了逐层扫描的模式，从而提髙了 CT扫描和检查的速度。由于螺旋CT扫描时检查 床连续单向运动,球管焦点围绕患者旋转的轨迹类似一个螺旋管形，故称为螺旋扫描。

多层螺旋CT与单层螺旋CT

2.多层螺旋CT与单层螺旋CT不同,4层螺旋CT的探测器材料釆用了辐射转换效率高的稀 土陶瓷闪烁晶体,与光电二极管一起共同组成探测器阵列。以前固体探测器材料的辐射总转换效率 是50%〜60%,而改用稀土陶瓷材料后，辐射的总转换效率可达到99%。与单层螺旋CT相比，旋转 一周扫描覆盖的范围比单层螺旋扫描有所增加，每旋转一周的扫描时间也缩短至0.5秒，纵向分辨率 也有所提高，但4层螺旋CT扫描尚未真正达到各向同性。

16层螺旋CT在2002年的北美放射年会上被推出，其最大的改变是探测器阵列的排数和总宽度 增加，并且机架旋转一周的扫描速度也相应缩短为0. 42秒,最短为0. 37秒。在4层与16层之间，某 些厂商还曾推出8层螺旋CT,因从技术层面的特点不明显，故此处从略。

2003年后各大CT机生产厂商相继推出了 64层螺旋CT产品，与16层螺旋CT比较，技术层面尤其是硬件技术的改进不是很多,期间还包括了 32层和40层多层螺旋CT。64层螺旋CT的主要变化 是滑环旋转一周的速度提高（最短0. 33秒），一次扫描层数增加和覆盖范围加大，另外图像质量和各向同性的分辨率又有提高。

3.双源CT

3.双源CT是2005年推出的新型CT扫描仪，它的基本结构秉承了 64层CT的设计，仅在X线 管和探测器系统作了大胆的创新，由沿袭使用的一个X线管、一组探测器系统，改变成了双X线管和 双探测器系统，使CT的检查无论从扫描的速度和扫描仪的功能定位（可利用两种不同的辐射能做一 些功能性的检查，以往CT基本只能做形态学的检查）都大大前进了一步。

双源CT的两个X线管可同时工作，也可分别使用。当心脏成像、双能减影和全身大范围扫描 时，可采用两个X线管同时工作，而一半的扫描仅有一组X线管探测器系统工作。当用于心脏成像 时,相对于64层螺旋CT可减少一般的扫描时间，另外，在心脏图像重建的方法中，除降低机械扫描时 间外，还可采用多扇区重建方法提高时间分辨率。

4.能谱CT

4.能谱CT为2008年推出的一种新型CT,基本配置为64排的探测器阵列，扫描机架旋转一周 的最短时间为0. 35秒,但其在X射线管、探测器材料和高压发生器上作了重大的改进,配以该机的专用成像软件，可实现能谱成像。在临床应用方面，能谱成像可生成101种单能谱辐射，并形成两种基 物质图像，对人体多种组织进行分析，还可用于体内金属植入物伪影的有效去除。另外，采用改进的 迭代重建方法，使CT成像的剂量得以进一步降低。目前，256层CT和双源CT也可兼有能谱成像功能。

CT检查方法

CT扫描过程中，患者要制动，对儿童或不合作的患者可用镇静剂甚至麻醉药物。胸、腹部CT检查扫描前应训练患者练习屏气，避免因呼吸运动产生伪影。腹盆部CT扫描时,患者需口服对比剂。

既往采用薄层扫描（扫描层厚W5mm）、重叠扫描（扫描时设置层距小于层厚，使相邻的扫描层面 有部分重叠）、靶扫描（是指对感兴趣区进行局部放大扫描的方法）、高分辨率扫描（HRCT）（釆用薄层扫描、高空间分辨率算法重建及特殊的过滤处理）等显示小病灶及细微结构。

螺旋CT扫描时检查床沿纵轴方向匀速移动，同时X线球管连续旋转式曝 光，采集的扫描数据是容积数据,分布在一个连续的螺旋形空间内。特别是近年来的多层螺旋CT在功能上进一步完善，具有很多优点:①扫描速度快，大多数检查可在患 者一次屏气时间内完成，可有效减少呼吸运动伪影，方便危重患者及婴幼儿患者的检查，并可一次注 射对比剂后完成器官的多期扫描,有利于病灶的检出和定性。②容积数据可避免小病灶的遗漏。 ③可进行高质量的任意层面的多平面重建、最大强度投影)、表面遮盖显示和容积显示技术、CT 血管造影、CT 灌 注成像和CT仿真内镜成像等后处理,丰富并拓展了 CT的应用范围，诊断准确性也有很大提高。

平扫

平扫,又称为普通扫描或非增强扫描，是指不用对比剂增强或造影的扫描。扫描方位多采用横断层面，检查颅脑以及头面部病变有时可加用冠状层面扫描。

增强扫描

增强扫描,指血管内注射对比剂后再行扫描的方法。目的是提高病变组织同 正常组织的密度差，以显示平扫上未被显示或显示不清的病变，通过病变有无强化及强化类型，有助 于病变的定性。根据注射对比剂后扫描方法的不同，可分为常规增强扫描、动态CT增强扫描 、延迟增强扫描、双期或多期增强扫描等方式。

动态增强扫描,指注射对比剂后对某一选定层面或区域、在一定时间范围内进行连续多期扫描(常用三期扫描，即动脉期、静脉期和实质期)，主要用于了解组织、器官或病变的血液供应状况。

特殊CT 增强检查:包括双能CT检查和灌注成像，前者可为单源双能图像，扫描时需打开能谱开关;亦可为双源双能图像，扫描时需行双能量扫描。灌注成像实际上为一种特殊的动态扫 描，是指在静脉注射对比剂的同时对选定的层面进行连续多次动态扫描，以获得该层面内每一体素的时间-密度曲线，然后根据曲线利用不同的数学模型计算出组织血流灌注的各项参数，并通过色阶赋值形成灌注图像,以此来评价组织器官和病变的灌注状态。

CT造影

CT造影是指对某一器官或结构进行造影再行扫描的方法,它能更好地显示结构和发现病变。分 为CT血管造影和CT非血管造影两种。前者如常用的CT动脉造影,后者如CT脊髓造影等 °

1.CT血管造影( CTA) 采用静脉团注的方式注入含碘对比剂80 ~ 100ml,当对比剂流经靶区血管时,利用多层螺旋CT进行快速连续扫描，再行多平面及三维CT重组获得血管成像的一种方法，其最大优势是快速、无创，可多平面、多方位、多角度显示动脉系统、静脉系统,观察血管管腔、管壁及病变与血管的关系。该方法可作为筛查动脉狭窄与闭塞、动脉瘤、血管畸形等血管病变 的首选方法。

2.CT脊髓造影及CT关节造影

CT脊髓造影指在椎管脊髓蛛网膜下腔内注射非离子型水溶性碘对比剂5〜10ml后，让患者翻动体位，使对比剂混匀后，再行CT扫描,以显示椎管内病变。CT关节造影指在关节内注入气体(如空气、C02)或不透X线的对比剂后，进行CT扫描,可更清晰观察关节的解剖结 构，如关节骨端、关节软骨、关节内结构及关节囊等。目前,这些检查技术多已被MRI检查所取代。

选自（陆云生《脊柱医学影像检查读片与诊断》讲义）