X线CT影像技术研究进展

冯忠伟

哈尔滨市南岗区人民医院黑龙江哈尔滨150001

【摘要】人们对X线的产生及其应用，取得了巨大的进展，创造出许多诊断、治疗和科研用的X线医学影像设备。本文综述了X线CT影像技术，多层螺旋CT完成三维立体重建的发展，并简要论述CT血管造影术和模拟内窥镜等技术的出现。

【关键词】X线；多层螺旋CT；影像技术

【中图分类号】R812【文献标识码】A【文章编号】1276-7808（2017）04-024-02

ResearchProgressofX-rayCTImagingTechnology

Abstract：PeoplehavemadegreatprogressinthegenerationandapplicationofX-ray，andhavecreatedmanyX-raymedicalimagingequipmentfordiagnosis，treatmentandresearch.Thispaperreviewsthedevelopmentofthree-dimensionalreconstructionbyX-rayCTimagingandmulti-slicespiralCT，andbrieflydiscussestheemergenceofCTangiographyandsimulatedendoscopy.

Keywords：X-ray；MultilayerspiralCT；Imagingtechnology

前言：X线影像技术发展第一阶段，人们提出了X线透视和摄影理论，制造出X线管及其相应的探测器件，开发出第一种X线影像诊断设备—X光线机。第二阶段，X线机得到进一步发展，发明了抗散射格栅、造影剂和影像增强器等技术。许多新型的X线影像诊断新技术应运而生。据估计，目前X线图像约占医院中全部图像的80%，显然X线影像诊断技术已成为影像诊断中最重要的组成部分【1】。

1.发展现状

近年来CT技术不断创新，扫描速度和成像速度明显提高，使CT的应用扩展到更广泛的领域。管球由原来转一周产生一幅图像发展到旋转一周同时获取多幅图像，从目前已有的资料可以看到其强大的优势和广阔的发展空间。螺旋CT一次采集的数据，不仅可做常规图像显示，也可在工作站做后处理，完成了三维立体重建CT血管造影，模拟内窥镜等技术。在探测器和检查床运动方面，也由以往的CT都是单层面CT，采用单排探测器，每次扫描发展为多排探测器。一次扫描能同时获得多个层面的图像，多层面CT可选择快速完成扫描或选择更薄的层面以得到更高的分辨率【2】。多层CT可以节省X线管球的损耗；扫描速度明显提高；容积分辨力和时间分辨力提高；增强扫描可节省对比剂用量；3-D重建时间缩短，图像质量提高。

2.临床应用

2.1薄层螺旋CT诊断的优越性

CT血管造影采用静脉团注法，以2.0～2.5ml/s的速度向静脉注入80～100ml的造影剂。取动脉期相，延迟18～20s、静脉期相，延迟40～50s。扫描层厚3～5mm，螺距1.0～1.5，沿血流方向扫描，一次屏气，完成容积扫描，然后多平面重建。表面遮盖重建（SSD），最大密度投影（MIP），“透明”状态（RaySum），及血管仿真内窥镜重建（Virtualendoscopy），还有曲面重建法（Curvedplannarreformation）。MIP将各条射线上所遇到的最大强度像素进行投影而成，其灰阶值能真实反映靶器官实际组织的CT值，广泛应用于除气道和胃肠道以外的各部位3D成像，尤其适合于区分血管壁的钙化灶与管腔内的造影剂、观察骨折移位及内固定术后的情况【3】。基本可克服骨骼影的干扰，但所选择的扫描范围尽量适中，一般限于2～3cm。范围过大，则重叠越多，若将许多小薄层MIP图像叠加在一起，即可得到较大范围的血管图像。

2.2SSD成像

SSD是通过计算机使被扫描物表面大于某个确定阈值的所有相关像素连接起来的一个表面数量模式成像。其设置一定的（CT）阈值，预设阈值范围内的像素沿一定径线重开窗技术，效果更佳，是最常用的3D成像方法。应用于全身各部位。SSD法能极好显示复杂结构特别是结构重叠区的三维关系，图像立体感强，解剖关系详细，有助于病灶定位。SSD广泛应用于骨骼系统、支气管三维成像，结合造影检查，还可用于血管、肺囊的重建。而扫描参数和增强技术的正确选择，是获得理想SD图像的关键。在薄层扫描时（<3mm），层厚对空间分辨率影响最大，螺距次之。增强技术主要用于血管造影中，它包括对比剂浓度、剂量、注射速度和注后开始扫描时间，这些决定了对比剂在靶血管中的最佳强化状态。SSD成像的关键是选择合适的阈值，其选择不当可导致图像失真和增加伪影，阈值偏低不能使感兴趣结构显示清楚，组织结构层次不分明，阈值过高则不利于细微结构的显示，阈值的选择与成像结构的密度有关，在清晰显示成像结构的前提下，应尽量选择低阈值，并辅以切割法将影响观察的结构去除。RaySum是在SSD的基础上进行“透视”，使图像透明，主要用于空腔脏器如气道及胃肠道等的成像，有利于显示狭窄内像的情况。

2.3容积重建与血管仿真内窥镜重建（CTVE）

容积重建（VR）是从CT数据中产生3D图像的技术。它是沿一投射线通过容积数据对所有象素总合的图像显示，亦即利用全部体素的CT值作SSD重建，能使表面与深部结构同时显示，图像更加逼真。它适合于所有要显示的物体。VR的优点是实时显示（real-timerending）。实时成像有利于运动器官的动态观察，易于得到感兴趣区结构的期相表现特征，由于短时间内完成大覆盖容积的连续扫描，给临床应用带来很大方便。其显示血管的关系精确性较高。VR利用几乎全部图像数据（而MIP和SSD使用不到10%的图像数据），可显示重叠结构，产生较少伪影。它是目前较高级的显示方法，能清楚显示血管内结构及血管与周围组织结构的关系，对重叠血管亦能显示，其信息丧失少，解剖标志明确，图像呈半透明状，边缘柔和，效果最接近常规血管造影。在螺旋CT连续扫描获得容积扫描数据的基础上，结合计算机领域开发出虚拟现实技术（Virturalreality），可以模拟内窥镜检查的过程。加上假彩色编码，使内腔显示更为逼真。仿真内窥镜（CTVE）是一种新的螺旋CT成像方法，它利用计算机软件功能，将螺旋CT容积扫描获得的数据进行后处理，重建出内腔器官内表面的立体影像，类似纤维内镜所见的技术，CTVE技术现已由原来的表面内镜（3D）发展到透明内镜（4D）技术。用血管仿真内窥镜可观察颈动脉狭窄管腔内部形态及斑块。CTVE除了上面提到的仿真血管镜外，还有仿真支气管镜、仿真喉镜、仿真鼻窦镜、仿真胆管镜和仿真结肠镜等，效果较好。目前，几乎所有空腔器官都可以用仿真内窥镜显示，仿真内窥镜与纤维内窥镜比较，有仿真效果，无痛苦，易被病人接受。

2.4MPR重建

骨的三维成像，包括多平面成像（MPR）、容积重建（VR或VRT）、表面遮盖重建（SSD），为骨科医生打开了一个新的窗口，从不同方向去观察骨病变。多种重建功能为临床医生提供更多的信息，如体积重建、表面重建、可以快速重建三维立体结构，显示多种，可以旋转、开窗、“剥皮”、“去骨”，可以模拟手术方案。MPR重建可以同时显示轴位、矢状位、冠状位和任意斜位层面，并可以任意改变重建的位置和层厚，对于骨科、肿瘤科等提供清楚的空间解剖关系。MIP最大密度投影用于血管重建，Mip最小密度投影用于观察肺、气管病变，对牙科的应用亦愈渐广泛，可显示上、下颌骨的全景观和横断位切面，对于诊断、口外手术计划、处理及观察种植牙有很大帮助。

结语：CT从理论研究到工程开发都取得了巨大的进展，创造出许多诊断、治疗和科研用的X线医学影像设备，发展前景广阔。X线CT将沿着医学影像学所追求的目标，提高显示病变的敏感性、特异性、准确性、微创或无创、操作简便和降低费用等不断改进和完善。

参考文献：

[1]沈国光.X线影像诊断技术的发展[J].中国医学影像技术，2000，16（7）：607-608.

[2]张爱链，张金山.多层面CT技术及应用[J].中国医学影像技术，2001，17（7）：689-690.

[3]张换时，徐家兴.多层面螺旋CT三维成像技术的临床应用[J].中国医学影像学杂志，2001，9（5）：357-359.