CT診斷技術(shù)的發(fā)展研究

關(guān)健 焦月 程媛

CT診斷技術(shù)的發(fā)展研究

關(guān)健 焦月 程媛

本文對CT技術(shù)的起源、工作機制進行了介紹, 并主要對其醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用進行了介紹和總結(jié), 同時也闡述了CT診斷技術(shù)在其他方面如工業(yè)、農(nóng)業(yè)等方面的應(yīng)用。對CT診斷技術(shù)目前存在的缺陷以及今后的發(fā)展趨勢進行了展望。

CT；診斷技術(shù)；發(fā)展

CT是計算機斷層掃描成像技術(shù)的簡稱, 其特點是可以在不破壞物體自身組成結(jié)構(gòu)的條件下, 依據(jù)從物體周圍所獲得的某些物理里量, 比如X射線強度、電子束強度、波動速度等, 應(yīng)用相關(guān)的數(shù)字信號獲取技術(shù)及處理放在在一定的算法基礎(chǔ)上, 通過計算機內(nèi)部的CPU和GPU對獲得的數(shù)字信號進行物體特定的層面的圖像重建, 圖像可以以二維及三維立體的表現(xiàn)形式出現(xiàn)［1］。CT成像技術(shù)的理論算法基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)家Radon于1917年提出的Radon變換理論。Randon理論的基本原理就是對于已知入射角的投影函數(shù)能夠重建出唯一的二維圖像函數(shù)f(x, y)。以此理論為基石, 斷層成像技術(shù)得到了迅速的發(fā)展首當(dāng)其沖的應(yīng)用到醫(yī)療診斷領(lǐng)域, 當(dāng)代醫(yī)學(xué)診斷圖像技術(shù)也得到了極大的發(fā)展。隨著CT技術(shù)與其他學(xué)科的不斷融合, CT在物質(zhì)檢測方面的巨大優(yōu)勢使得其在工農(nóng)業(yè)、地質(zhì)勘探、安全工程等領(lǐng)域不斷得到應(yīng)用。

1 CT技術(shù)簡介

CT機主要由三個主要部分組成, 分別是：掃描部分、計算機處理部分、顯示和存儲部分。X射線發(fā)射源, 探測器、掃描支架組成了掃描部分。計算機處理部分負(fù)責(zé)處理由掃描部分的得到的數(shù)字信號, 然后進行數(shù)據(jù)的運算和存儲, 最后生成重建后的圖像。經(jīng)重建后的CT圖像通過存儲設(shè)備存儲到CT機中, 并隨時通過顯示系統(tǒng)進行顯示。CT機成像的過程可以概括如下：利用X射線對掃描對象的某一特定部分某一厚度的層面進行掃描處理, 穿過該物體的X射線被探測器所接受, 通過內(nèi)部變化轉(zhuǎn)化為可見光信號, 再由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號, 通過數(shù)字信號采用器將模擬電信號采樣轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號, 利用計算機處理得到的數(shù)字信號。處理過程將特定位置的層面細(xì)分為若干個體積相同、大小相同的單元,經(jīng)掃描后的數(shù)字信號描述成對應(yīng)的數(shù)字矩陣。計算機可以直接對數(shù)字矩陣進行處理, 經(jīng)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換運算把數(shù)字矩陣轉(zhuǎn)換為實際的圖像最小單位, 并按順序就行排列, 便可以形成CT圖像。

2 CT技術(shù)的發(fā)展過程

CT技術(shù)最輝煌的應(yīng)用當(dāng)屬醫(yī)學(xué)領(lǐng)域, CT技術(shù)大部分的應(yīng)用與發(fā)展過程都與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域相關(guān)。CT技術(shù)從20世紀(jì)70年代Housfielld發(fā)明的CT掃描頭部成像技術(shù)以來, 到1980年以后, CT技術(shù)的主要發(fā)展趨勢是可掃描的部位的范圍不斷得以擴大。從最原始的頭部檢查不斷的擴展到身體的各個部分。20世紀(jì)80年代到90年代中后期主要是CT機掃描速度的不斷加快, 真正的實現(xiàn)了秒的掃描速度。90年代中后期到21世紀(jì), CT的主要發(fā)展方向是從單一的橫斷面掃描技術(shù)向多層連續(xù)掃描的螺旋CT機發(fā)展。螺旋CT能夠掃描的層數(shù)已經(jīng)從最初的4層發(fā)展到現(xiàn)在的64層, 以后甚至?xí)l(fā)展到128層, 256層, 極大地開拓了CT的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域, 提高了CT的診斷價值［2］。

3 螺旋CT技術(shù)的發(fā)展

3.1CT灌注成像技術(shù) 灌注成像技術(shù)是新近開展起來的CT檢查技術(shù)之一, 與以往的CT成像技術(shù)相比, 灌注成像技術(shù)屬于功能性成像技術(shù)的范圍。灌注成像技術(shù)利用的是螺旋CT機能夠?qū)θ旧拿?xì)血管進行顯示的原理。因此, 可以通過靜脈注射造影藥劑, 達到特定組織器官進行染色、造影、多層組織連續(xù)掃描的目的。通過CT灌注技術(shù)利用不同的數(shù)學(xué)計算模型可以獲得血流、血容、峰值等眾多參數(shù), 利用該參數(shù)可以對組織器官進行有效的診斷評價。灌注成像技術(shù)能夠有效增強掃描的質(zhì)量, 傳統(tǒng)CT成像不容易診斷的疾病、感染、炎癥等通過灌注成像參數(shù)均能夠有效地得到體現(xiàn)。并可以對遺傳性先天及后天的精神性疾病做出有效診斷。灌注成像技術(shù)多層螺旋CT掃描技術(shù)對現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展具有重要意義。

3.2螺旋CT成像技術(shù) 常規(guī)CT軸向掃描一直無法有效對運動器官如心臟進行有效的掃描, 多層螺旋CT技術(shù)的應(yīng)用成功突破了這一難題。使用最新的64層CT對心臟進行掃描, 最短在5 s內(nèi)便可以完成掃描。能夠有效分辨各種軟硬斑塊以及曾經(jīng)安裝過的支架。圖像之間的時間分辨率最短可達0.26 s, 最高也不超過0.4 s。隨著多層CT技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用,扇形和斑狀掃描技術(shù)能夠極大地縮短掃描某一層面所需的時間。之所以能夠有效縮短掃描時間, 是因為在扇形或者斑狀掃描技術(shù)中, 某一層面的掃描數(shù)據(jù)分別分配給多個掃描探測器完成, 大大加快了掃描速度, 提高了時間分辨率和準(zhǔn)確度。

4 CT技術(shù)的其他應(yīng)用

CT技術(shù)除了可以應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域, 還可以廣泛地應(yīng)用于機場、火車站、汽車站、碼頭等部門的安全檢察中。另外其還可以對地球內(nèi)部的物質(zhì)結(jié)構(gòu)進行探測, 對地球地殼的運動做出合理的監(jiān)測。為地震預(yù)報等提供有效的數(shù)據(jù)。另外CT技術(shù)還可以用于農(nóng)副產(chǎn)品的食品安全檢測技術(shù)中。總之, CT技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域仍在不斷發(fā)展完善之中。

5 CT技術(shù)的未來發(fā)展新趨勢

CT掃描輻射劑量關(guān)系到患者的生命安全問題, 因此受到廣泛的關(guān)注。它也是CT技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸技術(shù)之一。有效的降低CT的輻射劑量, 同時能夠保證CT的成像質(zhì)量,不影響醫(yī)生的診斷效果, 是后64排CT發(fā)展階段所必需解決的重要問題之一［3］?，F(xiàn)階段應(yīng)用的領(lǐng)先技術(shù)主要有以下幾個方面：心臟自動濾線器技術(shù)、ECG自動毫安技術(shù)、3維立體自動毫安技術(shù)、電子采集器技術(shù)、4D實時劑量調(diào)節(jié)方法等。大量事實已經(jīng)證明, 通過劑量優(yōu)化方法不但可以保證圖像的質(zhì)量, 而且能夠最大限度的降低患者的輻射劑量, 最大程度的做到圖像質(zhì)量與輻射劑量的有機統(tǒng)一。未來是科技發(fā)展的爆炸年代, 新的科學(xué)技術(shù)不斷涌現(xiàn), CT技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域也經(jīng)歷著蓬勃的發(fā)展階段。雙源CT、大孔徑CT技術(shù)、納米版CT技術(shù)和雙能量探頭CT、移動CT技術(shù)都不斷的出現(xiàn), 當(dāng)今世界是一個不斷發(fā)展的世界, 有理由相信未來的CT技術(shù)將會發(fā)展的越來越完善。

［1］ 原衛(wèi)民.X線與CT診斷胸腰椎骨折的應(yīng)用價值分析.中國衛(wèi)生產(chǎn)業(yè), 2013(169):95-97.

［2］ 但果.務(wù)實看待CT發(fā)展.現(xiàn)代醫(yī)學(xué)儀器與應(yīng)用, 2006(3):38.

［3］ 韋鈺.超聲CT發(fā)展評述.中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù), 1986(1):6-11.

2014-08-25］

116031 遼寧省大連市第三人民醫(yī)院