CT设备发展与现状

1、CT设备的发展与现状CT机即计算机断层扫描computed tomograhy简称CT,是由英国工程师 Hounsfield在1969年首先设计成功的一种断层摄影装置，并于1972年制成了第 一台头颅CT机，由他和精神放射学家Ambrose成功地应用于脑部，获得了第一例脑 肿瘤影像.由此Hounsfield和Cormark（美国物理学家，1963年首先建议用X线扫 描进行图像重建，并提出精确的数字推算方法）荣获1979年度诺贝尔医学生物学 奖40年来随着技术的发展,CT机已经由最初的所谓第一代进展到目前的第5代 CT机、多排螺旋CT、PET/CT、双源CT,其性能和技术的改革异常迅速.第一代CT机这是一种最原始的CT机。此机在病人的两侧分别装有一个X线管和一个晶 体检测器，在对X线管所产生的光束进行准直后，使光束与检测器成为一条连线， 当作扫描运动时X线管和检测器作平移运动扫描，然后，X线管和检测器绕病人 旋转 1，再作一次平移扫描，如此重复，总共旋转180，这样，就能从不同的 方向上采集某一扫描部位的投影信号，并由图像处理机加工处理，这种扫描过程 很费时间，要3.56分钟才完成一次扫

2、描，这不适合运动性大的器官，尽管其图 像质量不太理想，但这是一个新的医疗技术的开端。第二代CT机第二代CT机同第一代CT机差别不大，它以若干个（约360只）晶体检测 器代替第一代的只用一只检测器，使在一次平移扫描时记录下来的投影数目增加 了若干倍数，同时，X线光束的形状是小角度的扇形，覆盖了全部检测器，这样 使一次扫描的效率成倍提高。扫描时间缩短，只需用 30 秒左右完成一次扫描，第 二代机基本上也是用于头颅检查，但它有快速和慢速扫描二种机型，其中的快速 机型检测器多， X 成扇形张角大，可以用于全身扫描检查。第三代CT机第三代机是一个全新的机型，它消除了横向平移扫描，X线扇形光束的张角 扩大到覆盖了整个人体的截面，约3045左右，约有300个左右的检测器包括 在扇形角之内，在扫描时，X线管和检测器同步地围绕人体的轴心进行连续旋转。 它的最主要的优点是，仅仅用 510秒钟就能完成一次扫描，由于宽的扇形张角， X 线的利用率提高，数据采集量也就增加，所以图像质量就比前二代机型好。第四代CT机第四代机克服了第三代机环形伪影的缺点，将晶体检测器360均匀分布在 环形扫描机架上，约有42015

3、00 只左右，扫描时检测器是静止不动的，而 X 线管 在检测器降到圈内旋转，在扫描产生出的图像上，每一点都是由所有的检测器进 行数据检测后重建出来的，这代机型又称反扇形光束机型，因为扇形的原点是在 检测器上，而不是在X线管的焦点上，每一检测器都受到许多的X线光束组成的 扇形光束的照射。实际上第四代机的扫描时间并不比第三代机快。除了能克服环 形伪影，图像分辨率略有提高外，它还有很多不理想的方面。第五代 CT（e-Speed 电子束 CT）e-Speed电子束CT是由美国GE公司于1983年开发并应用于临床制造的新型 CT扫描机，是CT的一种特殊类型，与常规CT的主要区别在于由电子束取代了 X 线球管的机械旋转。由电子枪发射电子束，再由电子束轰击扫描架上的靶环，由 靶环发出X线，通过电子枪内的偏转线圈使电子束扫描钨靶，被扫描的钨靶产生 往返运动的X线，对患者进行扫描。e-Speed电子束CT结合了电子束CT和多层CT的优点，无X线球管机械旋转 的速度限制，扫描速度要远远高于多层螺旋CT，成像时间大大缩短，每周只需50 毫秒，e-Speed电子束CT的超高速扫描能完全避免跳动的心脏及流动的血

4、流在成 像过程中的影响，因此，临床上主要应用于心血管疾病的诊断，也是心血管疾病 动态影像临床应用的最好手段。螺旋 CT螺旋CT突破了传统CT的设计，采用滑环技术，将电源电缆和一些信号线与 固定机架内不同金属环相连运动的X射线管和探测器滑动电刷与金属环导联。球 管和探测器不受电缆长度限制，沿人体长轴连续匀速旋转，扫描床同步匀速递进 （传统 CT 扫描床在扫描时静止不动），扫描轨迹呈螺旋状前进，可快速、不间断 地完成容积扫描。CT自上世纪70年代问世来，不断获得改进，从第一代到第五代，不断缩短 扫描时间和提高图像质量。1989年由于解决了高压发生器与X线球管一起旋转的 难题。X线管可以螺旋式的运动了，再加上滑环技术，把CT技术推上了一个新的 水平，即螺旋CT的问世。原来的CT每次扫描都必须经过启动、加速、均速、取 样、减速、停止等几个过程，大大限制了扫描速度，而螺旋CT克服了上述缺点， 可以连续旋转扫描，患者的床也以一定的速度前进和后退，这不仅将扫描速度提 高好几倍，而且这种螺旋扫描不再是对人体某一层面采集数据，且围绕人体的一 段体积螺旋式的采集数据，被称为体积扫描，它不仅速度快，而且获得

5、的三维信 息，这就增加了信息处理的内容和灵活性，它可以得到真正的三维重建图像，使 血管立体成像（CT Aogiography）成为可能。所以螺旋CT的功能大大的增加了， 如组织容积与分段显示技术、实时成像技术、三维重建图像、仿真内窥镜技术及 心脏功能评估等等。1998年在单螺旋、双螺旋的基础上，医学工程技术人员又推出了多层螺旋 CT， 使CT的发展又上了一层楼。多层螺旋CT与单层螺旋CT机比较，有很大的改进。 首先，单层螺旋CT采用扇形X线束，单排探测器，而多层螺旋CT则用锥形X线 束，多排探测器，大大提高了扫描速度，旋转一周的扫描时间可短至 0.5秒，同 时旋转一周可获得多层图像。多层螺旋CT没有了阶梯状伪影，图像更接近于立体 解剖图像。PET/CTPET/CT的全称叫正电子发射断层显像/X线计算机体层成像。这个显像技术是将极其微量的正电子核素示踪剂注射到人体内，然后采用特殊的体外测量仪器（PET）探测这些正电子核素在人体全身各脏器的分布情况，通过计算机断层显像 的方法显示人体的全身主要器官以及大脑、心脏的生理代谢功能和结构，同时应 用CT技术为这些核素分布情况进行精确定位，使仪器同

6、时具有PET和CT的优点, 发挥出各自的最大优势，同时具有解剖和功能的信息，又弥补了各自的缺陷，是 目前影像诊断技术中最为理想的结合。PET/CT，代表了当今医学影像发展的最高 水平，是分子影像学的重要技术代表。PET/C将PET和CT （计算机体层显像）有机结合在一起，使用同一个检查床 和同一个图像处理工作站，将PET图像和CT图像融合，可以同时放映病灶的病理 生理变化和形态结构，明显提高诊断的准确性。PET-CT 不仅能反映人体解剖结构改变，更重要的是可以提供体内功能代谢信 息，从分子水平揭示疾病发病机理和治疗效应，是临床诊断心脑疾病和肿瘤的重 要手段。双源 CT在 2005 年，西门子公司和先灵公司共同研制的 X 射线 CT 新技术，首次在SOMATOM Definition产品上同时使用两个X射线源和两台探测器，它也是世界上 第一个双源CT系统。传统螺旋CT由于仅有一套X射线发生装置和一套探测器系 统，所以在扫描高速运动物体时（比如冠状动脉）会显得力不从心。通常情况下， 工程师通过加快CT的旋转速度来提高CT对运动物体的扑捉能力，但是受限于工 业水平和CT旋转时产生的巨大离心力

7、，目前最快的CT也只能达到0.27秒旋转一 圈！而双源CT的出现则彻底改变这一现象。通过两套X射线球管系统和两套探测 器系统同时工作，则相当于将扫描速度提高了一倍。从而使“等效旋转速度”提 高到 0. 165秒或0. 15秒（视不同机型设计而定）。通过该技术的临床应用，从而 实现对绝大部分病人或正常人的心脏冠脉进行完全无创伤性的检查。尤其是心律 不正常的受检者或者是心率非常高的受检者。工作原理两套X射线的发生装置和两套探测器系统呈一定角度安装在同一平面，进行 同步扫描。两套X射线球管既可发射同样电压的射线也可以发射不同射线的射线， 从而实现数据的整合或分离。不同的两组数据对同一器官组织的分辨能力是不一 样的，通过两组不同能量的数据从而可以分离普通CT所不能分离或显示的组织结 构。即能量成像。如果是两组数据以同样的电压的电流值扫描则可以将两组数据 进行整合，快速获得同一部位的组织结构形态，突破普通CT的速度极限。由于双源 CT 将扫描速度和扫描效率大大提高，所以明显缩短了检查时间，也 就意味着受检者接受的X射线量大大减少。与常规多层螺旋CT相比可以大大降低 X 射线剂量。发展双源 CT

8、对临床医学与影像学的影响现在新型的双源CT （DSCT）扫描速度可以达到或接近0.30s，检查时间达到 0.04s!双源CT把扫描时间带入了现在的亚秒时代，也明显减少了造影剂的用量。 现在新型的双源CT具有83ms的时间分辨率，在扫描心脏时可以不受心率的影响。 由于有了两个宽体的探测器，使螺旋CT层数增加，使过去难以观察的运动脏器（心 脏、肺脏与结肠）解剖细节诊断成为现实。目前的双源CT能够以容积覆盖速度， 在极短时间内完成扫描，已获得伪影影响极小的高质量的图像，解决了临床工作 中过去一些烦恼问题如受检者体型过高或过胖难题。还有在扫描中通过控制两个 球管中管电压（管电压可以是相同、也可以是不相同），达到在一次扫描中同时 采集两个数据集，此数据集反应了扫描组织中不同或相同的两个信息，以实现超 出扫描对象本身而获得更多组织内或组织间的特殊有益细节，这对于临床应用意 义显著（它可以区分、甚至识别与鉴别两个组织）。另外，双源CT也为日后的一 些科研课题奠定了基础如血管与骨骼的直接减影、肿瘤中的肿瘤分类与鉴别、血 管斑块的定性与急诊医学的体液性质等，总之，双源 CT 为临床医学特别是影像医 学的发展又开启了一扇了解未知的新途径。

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