医用影像设备(CT/MR/DSA)成像原理与临床应用
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第四章 CT的临床应用概要

第一节 CT扫描的方法

一、常 规 扫 描
CT的常规扫描又称平扫,是CT检查中用得最多的一种方法,它的含义是按照定位片所定义的扫描范围逐层扫描,直至完成一个或数个器官或部位的扫描。常规扫描(平扫)可采用序列扫描或容积扫描方式。
在常规扫描(平扫检查)中须注意下列一些情况:
● 准确地定位。其不仅可减少不必要的扫描,同时也使患者少受不必要的射线剂量。
● 作必要的记录。有些情况比较特殊的或对诊断有参考价值的须随时记录在申请单上,为诊断或下次检查参考。
● 四肢的检查一般须作双侧同时扫描,以供诊断参考。
● 体位、方向须准确标明。因为CT检查中左右的标注是根据仰卧、俯卧,还是头先进、足先进由计算机程序自动标注,方位的概念对于诊断来说特别重要。
二、增 强 扫 描
采用人工的方法将对比剂注入体内并进行CT扫描检查称为CT增强扫描,其作用是增强体内需观察组织或物体的对比度。
注射对比剂后血液内碘浓度增高,血管和血供丰富的组织器官或病变组织含碘量升高,而血供少的病变组织含碘量较低,使正常组织与病变组织之间由于碘浓度差形成密度差。
增强扫描的扫描方式基本上和平扫相同,其差别仅仅是注射和不注射对比剂。但是,一般临床上所指的增强扫描,只是指对比剂通过周围血管注入人体内的这一种扫描方法,通过口服对比剂使脏器增强在狭义上不属于增强扫描范畴。
三、定 位 扫 描
定位扫描是正式扫描前确定扫描范围的一种扫描方法。它和一般扫描的不同处是,平扫和增强扫描时CT的扫描机架是围绕患者作360度旋转,每扫描一层检查床移动相应的距离;而定位扫描时扫描机架在12、9、3点钟位置固定不动,只有检查床作某个方向的运动。
● 另外,定位扫描一般一个患者或一个检查部位只做一次。机架内的X线管在12点钟位置时,其扫描的结果得到的是前后或后前(根据患者是仰卧还是俯卧)位的定位相,X线管在9或3点钟的位置时得到的是侧位的定位相。
定位扫描得到的是类似普通X线摄影的数字化平片,该图像的动态范围较大,但空间分辨力较低,相应的扫描剂量也较低。定位相除用于确定扫描层面和范围外,还用于已扫描层面和范围的归档保存。
定位相采用常规的狭缝扇形束用扫描方式获得。在多层螺旋扫描的定位相中,锥形束射线必须用附加的准直器,将锥形束射线准直成狭缝扇形束扫描定位相,目的是为了减少辐射线和提高图像的质量。
四、高分辨力扫描
高分辨力扫描的含义是采用较薄的扫描层厚(1~2mm)和采用高分辨力图像重建算法所进行的一种扫描方法。
临床上,这种扫描方法常用于肺部和颞骨岩部内耳等某些疾病的诊断,如肺的弥漫性、间质性病变和肺结节。
高分辨力CT扫描由于分辨力高,受部分容积效应影响小,对结节内部结构和边缘形态的显示更清晰,故对临床上鉴别诊断较为困难的肺部结节性病灶的诊断,具有更高的临床使用价值。
五、CT定量测定
CT的定量测定常用的有定量骨密度测定、心脏冠状动脉的钙化含量测定和肺组织密度测量等。
定量骨密度测定是CT扫描的一种检查方法。它是利用X线对人体组织的衰减,其CT值与物质的密度线性相关,并借助于已知密度的专用体模,通过人工或专用软件的计算,最后得出人体某一部位的骨密度值。
它是确定有无骨质疏松的一种常用检查手段,目前大多数CT机所做的骨密度测定都是单能定量CT(single energy quantitative CT,SEQCT)。
心脏冠状动脉的钙化含量测定是在序列扫描后,利用软件测量、定量功能测量钙化体积的一种扫描检查方法。该方法需借助心电门控装置,在屏住呼吸后一次完成心脏的容积扫描,然后以3mm的重建层厚重建图像,利用专用的软件程序采用人工定义的方法确定钙化的范围,最后由软件程序计算钙化的体积并确定冠心病发生的危险程度。
六、胆系造影CT扫描
胆系造影CT扫描是指先经静脉或口服对比剂,使胆系显影增强后再作CT扫描的一种检查方法。
胆系造影CT扫描是一种无创或微创的检查方法,可清楚地显示胆囊内和胆囊壁的病变,根据胆囊和胆管是否显影,还可评价胆囊的功能是否正常。
根据胆系用药方法的不同,还可分为静脉胆囊造影CT扫描和口服胆囊造影CT扫描。静脉胆囊造影CT扫描通常注射40%~50%的胆影葡胺20~30ml,于注射后30~60分钟进行CT扫描检查。口服胆囊造影CT扫描通常口服0.5~1克碘番酸,服药后12~14小时进行CT扫描检查。
七、多 期 扫 描
多期扫描用于增强扫描检查中,主要指从外周静脉注射对比剂后,对人体某一脏器进行血管增强动脉期、静脉期等不同增强时期的扫描检查。在非螺旋CT扫描方法中,由于扫描速度慢,注射对比剂后血管内对比剂浓度的持续时间只能做一个血管相位的扫描。
螺旋扫描方法出现后,由于扫描速度大大提高,对于某些部位可以做注射对比剂后血管显影两期、甚至三期的连续扫描,如肝脏的增强扫描,在多层螺旋CT扫描中,可以做静脉期、动脉期和平衡期三期的扫描检查,从而大大提高了影像诊断的准确性。
八、灌 注 成 像
CT灌注成像的原理是经静脉高速率团注对比剂后,在对比剂首次通过受检组织的过程中对选定层面进行快速、连续扫描,而后利用灌注软件测量所获得图像像素值的密度变化,并采用灰度或色彩在图像上表示,最终得到人体器官的灌注图像。
灌注成像主要用于颅脑,作为早期诊断脑卒中的检查方法。另外,还可用于体部的脏器。
灌注成像的基本方法是:以8~10ml/s的注射速率,总量50ml快速从外周静脉注入,同时对某一选定层面以一定的时间间隔连续扫描,然后测量兴趣区组织血流量、组织血容量和平均通过时间,最终确定早期脑卒中的有无。
九、心脏门控成像
CT的心脏检查主要用于心脏冠状动脉的检查。通过外周静脉注射对比剂后,借助心电门控装置短时间内对整个心脏进行扫描采集,然后采用图像后处理工具作多平面、曲面和三维的图像显示。
目前。多层螺旋CT对心脏的检查成像主要采用了前瞻性的ECG触发和回顾性的ECG门控两种方法。
前瞻性ECG触发是根据患者心电图R波的出现预先设定一个延迟时间然后曝光扫描,心脏容积数据的采集是用了序列扫描的“步进、曝光”技术;回顾性ECG门控技术,心脏容积数据的获取则是采用螺旋扫描连续采集全部心脏的容积数据,同时记录患者的心电图,供回顾性重建时选择。
数据采集的时间分辨力是心脏成像的关键,采集速度需小于60毫秒才能真正“冻结”心脏运动伪影,实现实时心脏成像,提供心脏和冠状动脉结构的清晰影像。随着多层螺旋CT探测器排数的增加,机架旋转速度也在不断提高,从500毫秒发展到目前的330毫秒,甚至270毫秒,明显提高了数据采集的时间分辨力。但是这个速度仍不能满足心脏成像的要求。
为了在现有机架转速基础上进一步提高图像时间分辨力,多层螺旋CT心脏成像多采用心脏专用的单扇区和多扇区扫描重建方法。单扇区重建法是利用回顾性心电门控,将来自于一个心动周期螺旋扫描的单扇区180°+扇形角的原始投影数据,利用半重建技术进行图像重建。单扇区重建法的时间分辨力可以降低到机架转速的一半,如在0.5秒/周机架转速情况下,可获得250毫秒的图像时间分辨力。这种方法适用于心率较慢的受检者。多扇区重建法则是利用螺旋扫描同期记录的心电信号,从不同的心动周期和不同列的检测器信息中,选择相同心电时相、不同投影角度的半重建所需的原始数据来进行图像重建,也就是说重建图像的原始数据来自不同的心动周期。多扇区重建法可进一步提高图像的时间分辨力,如同样0.5秒机架转速,双扇区重建的图像分辨力可达到125毫秒,四扇区重建(西门子16层CT无四扇区重建)可达到62.5毫秒。多扇区重建适用于心率较快的受检者。
单扇区和多扇区重建的最大区别在于:单扇区重建的时间分辨力仅由X线管的旋转速度决定,机架转速确定后,时间分辨力是固定不变的;而多扇区重建的时间分辨力不仅受X线管旋转速度的影响,同时还受患者心率的影响。因此提出多扇区重建算法的变速扫描技术,即扫描速度与患者心率匹配。多层螺旋CT具有多种机架扫描速度,实际应用中,应根据患者心动周期,选择与之匹配的机架转速,以获取最佳图像时间分辨力。
CT心脏成像的容积扫描时间分辨力( r t)与机架转速、扫描螺距和探测器宽度有关。表达心脏容积扫描时间分辨力的公式是:

rt=(R+pw)÷pw×s

其中, R是所需覆盖的心脏宽度, p是扫描螺距, w是探测器宽度,而 s是机架转速。虽然心脏容积扫描时间分辨力与扫描螺距和机架转速都有关系,但由于这两个参数是相互关联的,即转速越快则扫描螺距越小;而且扫描螺距还受限于患者心率,心率越慢则所需的扫描螺距越小。所以,真正决定容积扫描时间分辨力的参数是探测器宽度。对于16层螺旋CT,机架转速0.40秒时,扫描螺距为0.275-0.30。如使用20mm(1.25mm×16)探测器,0.275的螺距和0.40秒的机架转速,覆盖14cm的心脏需要约11秒;如使用10mm(0.625mm×16)探测器,覆盖同样范围的心脏则需要20秒,屏气期间的心率波动将会增加,影响心脏图像质量。
十、CT血管造影(CTA)
CT血管造影(computed tomography angiography,CTA)是通过外周静脉内注射对比剂扫描后,采用三维成像诊断血管性疾病的方法。
CT血管造影的优点是:与常规X线血管造影相比,CTA的诊断准确率较高;属于无创或微创检查;三维重组显示立体结构清楚,在一定范围内可替代常规血管造影。
CTA的最大局限性在于部分容积效应(partial volume effect),使相邻结构间发生密度值的传递及边缘模糊,其空间和时间分辨力仍不如常规血管造影。
部分容积效应使直径较小的血管密度降低,特别是在血管与扫描平面平行走行的部分尤其显著,给三维重组带来困难。
CTA图像处理采用的方法是:多平面重组(包括曲面重组)、最大密度投影、表面阴影显示、容积再现技术和电影显示模式。