CT是一种使用X射线源的医用检查仪器。最早的CT是以人体纵轴为轴心,X射线环绕人体扫描作横断面“切片”,结果产生和形成的图像被用于临床的诊断。由于X射线的发生需要采用高电压,故在X射线管两端连接的高压电缆限制了扫描的速度。上世纪80年代末和90年代初出现了螺旋扫描CT机,螺旋CT最大的技术进步是采用了滑环馈电技术,取消了缠绕在扫描机架内的电缆,使X射线环绕人体旋转的速度大大提高,并可环绕人体作连续的旋转扫描成像。在螺旋CT扫描时,X射线管可环绕病人作同一方向连续的旋转,病人躺卧的检查床同时单方向运动,因此对于X射线管发射点而言,其运行的轨迹类似一个螺旋状,故此种类型的CT机又被称之为螺旋CT。刚开始的螺旋CT,X射线环绕人体旋转一周还只能得到一层图像,或可看作只产生一层人体的“切片”,所以这种单层螺旋CT的生产效率仍不高。至上世纪90年代末,又出现了4层螺旋CT,而现在最新的螺旋CT机为16层,即X射线环绕人体旋转一周可得到16层图像,其X射线的利用效率大大提高。在制造技术方面,4层和16层螺旋CT的一大进步是:它的X射线环绕人体旋转一周的时间大大缩短。在单层螺旋CT时代,最短的一周旋转时间是1秒,而4层螺旋CT是0.5秒,16层螺旋CT更是达到了0.42秒。在成像质量方面,16层螺旋CT也比以前前进了一大步。单层螺旋CT的图像空间分辨率最高为14~18线对/cm,而16层螺旋CT的图像空间分辨率最高可达30线对/cm,较单层螺旋CT提高了将近一倍。CT扫描层的横向分辨率在16层螺旋CT为0.5mm,纵向分辨率为0.6mm,基本达到了各向同性;而4层螺旋CT的横向分辨率为0.5mm,纵向分辨率则为1.0mm,横向分辨率相同,纵向分辨率则差距较大。因为纵向分辨率的提高能改善并且决定三维图像的成像质量,所以16层螺旋CT在这方面要大大优于单层和4层螺旋CT。
CT是传统X射线结合计算机技术的现代大型医用检查仪器,它既保留了X射线的成像原理,又采用了飞速发展的计算机技术,因此可利用CT扫描产生的数字图像作各种计算机图像的后处理,这是CT成像的又一个特点。当今的CT机,不仅能产生清晰的横断面图像,还能利用计算机图像处理软件产生各种人体或器官的三维图像。16层螺旋CT能够做心脏的检查,是现代CT技术结合计算机图像处理的一个成功例子。以前的CT扫描仪,对于人体中的重要器官——心脏和心脏血管无法进行检查,这主要是因为心脏是一个运动器官。一般,运动物体的成像必须遵循两个要素:成像时间小于运动物体的速率或者设法使运动物体停止。因为人体内的心脏不能停止跳动,而过去的CT由于扫描速度较慢,故无法对心脏进行成像。16层CT之所以能作心、血管的检查,主要是得益于扫描速度的提高。我们知道,正常人的心率在每分钟60~80次之间,也就是说,每一次心跳所花的时间是1~0.75秒,而最新的16层螺旋CT扫描仪的扫描时间达到了0.42秒,该速度足以冻结类似心脏这样的运动器官;其次,16层螺旋CT旋转一周扫描能获得16层图像,使心脏这种相对较小的器官扫描的覆盖率大大提高,加上专门的成像处理手段,使心脏的成像目前成为现实。在临床的实际应用中,CT的心脏和心脏血管成像检查方法简单,仅需在外周静脉内注入对比剂作CT扫描即可,扫描结果的图像可以以横断面显示,也可以以完整的心脏三维图像显示,并能作心脏的射血功能分析以及左心室壁心肌厚度的测量等。对于心脏冠状血管的检查,其显示结果如一根纤细的内窥镜,能够深入到冠状血管的内部观察,现代人易患的冠心病,如冠状动脉狭窄、软斑块、钙化以及冠状动脉搭桥、支架植入手术术后的情况都能清晰显示。一般而言,CT的心脏和心脏血管检查方法简单,但图像的后处理相对耗时较多,通常一次心脏和冠状血管的三维和内窥镜显示图像处理需费时约一个小时。单纯了解冠状动脉钙化的病人,通常不必注射对比剂,可直接做CT的冠状动脉钙化分析检查,通过对冠状动脉钙化的评分计算,也能够从侧面了解和确定冠心病的严重程度。由于有了硬件方面的保证以及各种应用软件的发展,新一代的CT机除了在心、血管方面具有强大的成像功能以外,还可以作一些其它功能方面的检查和一些新的应用扩展,如CT颅脑灌注成像,其原理是利用X射线难以穿透的对比剂,通过外周静脉注入人体,随后对选定的层面进行快速、连续扫描,结果测量对比剂到达和通过该部位的时间变化曲线,并以此诊断以前CT检查不易发现的早期脑梗塞。另外还有肺内含气量分析,该方法利用不同物质对X射线的衰减特性,可对肺的通气功能情况进行直观的观察,以及病变部位的准确定位,对肺的通气功能或弥漫性肺部疾病有辅助诊断作用。此外最新的螺旋CT扫描仪还能作空腔脏器成像,对这些脏器做适当的准备后,能够对以前CT无法做的结肠、气管、支气管等空腔性脏器进行成像,并具有模拟内窥镜的观察和诊断功能。还有,16层螺旋CT扫描仪专门设置了低辐射剂量扫描项目,对于肺部疾病的预防性检查,它可以采用1/5~1/8的常规剂量进行低辐射扫描检查,可发现早期的肺内结节性病灶,并且能自动测量大小、直径和体积,为追踪随访和手术方案的制定提供了科学客观的依据,但低辐射扫描检查目前仅限用于肺部。新一代的16层螺旋CT另一个新功能是CT齿科全景成像,其与常规的齿科全景成像相比,除了分辨率高以外,还可以显示每一个牙齿剖面的图像,并能对病变部位进行精确的定位,而且扫描结果的图像能以1:1的比例显示颌骨、牙槽结构、齿腔大小以及牙槽神经的走向等。除了上述功能以外,新一代的16层螺旋CT还具有血管浏览和分析功能、DSA图像后处理功能和骨密度测定功能等等。
(郝文)