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关于多层螺旋CT的几个问题
发布时间:2006-12-31 浏览次数:18061次 作者: 来源:
;      近年来,医学影像设备发展很快。就拿CT而言,从1998年推出4层螺旋CT后,不到7年的时间,多层螺旋CT一次旋转的扫描层数已发展到64层。螺旋CT的出现,应该说是CT设备领域中的一个重大进步,但随之而来的是由于新设备的出现,产生了一些新的检查方法和与以往(非螺旋扫描)不同的概念。
   1、16层CT和16排CT
   在以往的CT设备中(包括单层螺旋CT)不会遇到此类问题,因为非螺旋CT和单层螺旋CT的探测器阵列,在病人长轴方向上的排列都只有一排,我们不会以排数来称呼CT机。自4层螺旋CT出现以后,探测器的排数大大增加,人们往往会在螺旋CT的前面加上数字来称呼。实际上,在称呼4层螺旋CT的时候,一般都应称为4层,而不说4排。这主要是因为4层CT表示扫描机架一次旋转可获得4层图像,而横断面图像的切面一般都称之为层,“排”则不是一个切层的概念;其次,如果你所说的“4排”指的是探测器阵列,那么4层螺旋CT的探测器并不止4排,最少的也有8排(如Siemens、Philips),最多的可达34排(如Toshiba),所以,以排称呼也不准确。但实际上也不完全不可以使用排的说法,根据美国权威的放射学杂志(Radiology)的讨论,对于文章中出现“排”和“层”作了一些规定,还是有实际意义的。如量词前面涉及到数字时,则必须用层,如4层、16层和64层;如量词前面不涉及数字,则用“层”或“排”均可,如多层CT、多排CT,此时“排”的概念并不涉及到一次旋转所获得的层数。
   2、均等分配、不均等分配或对称型、非对称型
   4层螺旋CT出现后,由于世界上4家高档CT设备制造厂家各自的宣传,对于探测器排列方法的称呼,也有些混乱,主要有均等分配、不均等分配或对称型、非对称型的分类。由于4层螺旋CT的探测器阵列一下子扩大到了8排以上,而且每排探测器的宽度有的相等,有的不相等,相等的有相等的优点,不相等的也有不相等的优点,但是这种分类的称呼实际上都不太准确。均等分配、不均等分配和对称型、非对称的称呼,实际上应用上也不能准确地反映客观的实际情况,就Siemens和Philips公司生产的4层螺旋CT而言,病人长轴方向共有8排探测器阵列,其中最中间的两排是1.0mm,1.0mm两侧以外两排是1.5mm,1.5mm两侧以外两排是2.5mm,而最外侧的两排是5.0mm,应该说,除了探测器排的宽度不均等以外,Z轴方向探测器的排列是对称的;而GE公司的4层螺旋CT共有16排探测器,它的每一排探测器的宽度都是1.25mm,所以说,这种探测器的排列方式应该是既是等宽又是对称。概括地说,Siemens和Philips公司的4层螺旋CT的探测器排列,应该属于对称不等宽型(包括Toshiba的4层CT);而GE公司的4层螺旋CT的探测器排列,应该属于对称等宽型。
   3、重建和重组
   在CT中,重建和重组是有差别的。CT通过扫描后获得原始数据,该原始扫描数据一般被用来重建横断面图像,即我们通常看到的CT图像,该过程在CT中一般被称为重建。另外,CT的图像还可以用其它形式显示,如多平面重组、三维成像、最大密度投影等,这些图像的形成是采用了CT横断面的图像(或图像数据),这种图像的形成方式被称之为重组。重建和重组两者的主要差别是前者采用了原始扫描数据,而后者则是采用了横断面的图像数据。从临床应用的角度而言,重建和重组的差别还有形成横断面图像质量的优劣只与原始扫描数据形成的条件和形成过程中的各种影响因素有关,而各种通过后处理形成的图像,则主要与横断面图像的属性有关。如横断面图像的层厚大小、是否采用重叠重建等都会影响后处理图像的质量。所以,重建和重组不仅有图像形成上的差别,而且在临床应用中,这两者的影响因素也有所不同。
   4、准直层厚与层厚
   在非螺旋CT扫描方式中,我们并不需要特别指出每一次扫描所采用的层厚是准直层厚还是层厚,因为这时我们所采用的层厚就是准直器打开的宽度(准直层厚),也就是此时的层厚等于准直层厚,两者在使用上和成像质量意义上没有任何差别。自螺旋CT扫描方式出现以后,这种定义层厚的方式悄悄地发生了变化。如单层螺旋CT扫描时,采用准直器宽度(准直层厚)为10mm,每次旋转检查床移动的距离也是10mm,在回顾性图像重建中,我们可以依旧采用10mm的层间隔重建图像,此时的图像层厚为10mm;我们也可以采用5mm甚至2mm的层间隔重建图像,这时图像的扫描层厚仍然是10mm,但它的重组后处理成像的特性有所改变(优于等间隔重建)。在非螺旋CT扫描方式中,一旦层厚选定就不能更改,除非重新扫描,并且层厚的大小与准直器的宽度大小一致。在多层螺旋扫描时,情况则更有所不一样,因为同样的准直宽度可由4排甚至16排探测器接收,而此时决定层厚的是所采用探测器排的宽度。如同样10mm的准直宽度,可以由4个2.5mm的探测器排接收,那么每个层厚就是2.5mm;如果由16个0.625mm的探测器排接收,那么层厚就变成了0.625mm。应该说,螺旋CT扫描方式出现后(特别是多层螺旋CT),层厚的使用方式和选择方式有了较大的变化,如准直层厚可并不等于实际图像所得的层厚;另外,在非螺旋CT扫描中,图像的空间分辨率和密度分辨率只与层厚大小密切相关,而在螺旋CT扫描方式中,准直的宽度和所使用探测器的大小均可影响成像的质量。
   5、纵向分辨率与各向同性
   在非螺旋CT扫描方式中,与CT图像有关的质量参数主要由空间分辨率和密度分辨率表示。笼统地说,以往的空间分辨率概念主要表示CT扫描成像平面上的分辨能力(或称为平面内分辨率,也有称为横向分辨率,即X、Y方向)。因为在非螺旋扫描CT机中,我们较少采用各种后处理的成像方式,同时也由于那时的后处理图像基本不能用于诊断,或者对诊断具有较少的价值。在螺旋CT扫描方式出现后,由于多平面和三维成像的质量提高,出现了应用上的一个新概念即纵向分辨率,而纵向分辨率的含义是扫描床移动方向或人体长轴方向的图像分辨率,它表示了CT机多平面和三维成像的能力,如我们采用多平面图像重组处理一个病例,那么不管是矢状面还是冠状面,它所显示的是横断面扫描图像堆叠后的剖面显示,其图像显示清晰与否,直接与纵向分辨率的优劣有关。现代的多层螺旋CT机,其纵向分辨率大大提高,如4层螺旋CT的纵向分辨率约1.0mm,16层螺旋CT的纵向分辨率是0.6mm,而64层的纵向分辨率可达0.4mm。又因为,4层螺旋CT的X、Y和Z方向的空间分辨率达到了0.6mm、0.6mm和1.0mm,而16层螺旋CT和64层螺旋CT三个方向上的空间分辨率则分别达到了0.5mm、0.5mm、0.6mm和0.3mm、0.3mm、0.4mm,所以在16层和64层CT成像中三个方向的分辨率是基本相同的,这种情况又被称为“各向同性”。
   6、单扇区和多扇区重建
   单扇区和多扇区重建方法主要用于冠状动脉CT检查。CT扫描一周的数据一般称为全扫描,如把一周扫描的数据分成几个部分,其每个部分被称为扇区(类似扇形),扇区实际上是一周螺旋扫描中的一个数据段。在冠状动脉CT图像的重建中一般采用180°的扫描数据,这种图像重建方法称为单扇区重建。如果采用一段螺旋扫描中不同心动周期、相同相位两个90°的扫描数据合并重建为一幅图像,则被称为双扇区重建;再如果采用螺旋扫描的不同心动周期、相同相位的4个22.5°扫描数据(如GE公司的CT)合并重建为一幅图像称为多扇区重建。利用多扇区重建的目的主要是为了提高冠状动脉CT检查时的时间分辨率,以适应快心率检查患者的需要。
   7、准直螺距和层厚螺距
   准直螺距和层厚螺距是自4层螺旋CT出现后对螺距的一些不同计算方法。准直螺距(或称螺距因子、射线束螺距)的定义是:不管是单层还是多层螺旋CT(与每次旋转产生的层数无关),螺距的计算方法是扫描时准直器打开的宽度除以所使用探测器阵列的总宽度。如16层螺旋CT每排探测器的宽度为0.75mm,当准直器宽度打开为12mm时,16排探测器全部使用,则此时多层螺旋扫描的螺距为1(16×0.75mm=12mm,12/12=1)。4层螺旋CT时,如准直器打开宽度为10mm,使用两排5mm的探测器,此时螺距同样为1。上述螺距计算的特点是不考虑所使用探测器的排数和宽度,与单层螺旋CT螺距的计算基本概念相同,同样由于螺距变化对图像质量的影响也相同。层厚螺距(或称容积螺距)的定义是:准直器打开的宽度(或扫描机架旋转一周检查床移动的距离)除以扫描时所使用探测器的宽度,如4层螺旋CT使用2排5mm的探测器,检查床移动距离10mm,则层厚螺距为2(10/5=2)。又如检查床移动距离仍为10mm,使用4排2.5mm的探测器,则层厚螺距为4(10/2.5=4)。层厚螺距的特点是着重体现了扫描时所使用探测器的排数。
                                                                                                                   (郝文)