醫(yī)學影像學:第二章　計算機體層成像

CT是Hounsfield　1969年設計成功，1972年公諸于世的。CT不同于X線成像，它是用X線束對人體層面進行掃描，取得信息，經(jīng)計算機處理而獲得的重建圖像。所顯示的是斷面解剖圖像，其密度分辨力明顯優(yōu)于X線圖像。從而顯著擴大了人體的檢查范圍，提高了病變的檢出率和診斷的準確率。CT也大大促進了醫(yī)學影像學的發(fā)展。由于這一貢獻，Hounsfield獲得了1979年的諾貝爾獎金。

第一節(jié)　CT的成像基本原理與設備

一、CT的成像基本原理

CT是用X線束對人體某部一定厚度的層面進行掃描，由探測器接收透過該層面的X線，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽夂螅�由光電轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘�，再�?jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（analog/digital converter)轉(zhuǎn)為數(shù)字，輸入計算機處理。圖像形成的處理有如對選定層面分成若干個體積相同的長方體，稱之為體素（voxel)，見圖1-2-1。掃描所得信息經(jīng)計算而獲得每個體素的X線衰減系數(shù)或吸收系數(shù)，再排列成矩陣，即數(shù)字矩陣

圖1-2-1　掃描層面體素及象素

（digital matrix)，見圖1-2-2。數(shù)字矩陣可存貯于磁盤或光盤中。經(jīng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器（digital/analog converter)把數(shù)字矩陣中的每個數(shù)字轉(zhuǎn)為由黑到白不等灰度的小方塊，即象素（pixel)，并按矩陣排列，即構成CT圖像。所以，CT圖像是重建圖象。每個體素的X線吸收系數(shù)可以通過不同的數(shù)學方法算出。

圖1-2-2　數(shù)字矩陣

二、CT設備

CT設備主要有以下三部分：①掃描部分由X線管、探測器和掃描架組成；②計算機系統(tǒng)，將掃描收集到的信息數(shù)據(jù)進行貯存運算；③圖像顯示和存儲系統(tǒng)，將經(jīng)計算機處理、重建的圖像顯示在電視屏上或用多幅照相機或激光照相機將圖像攝下。CT成像流程如圖1-2-3。

圖1-2-3　CT裝置示意圖

掃描部分如圖1-2-4及圖1-2-5所示的幾種不同payment-defi.com/kuaiji/掃描方式。探測器從原始的1個發(fā)展到現(xiàn)在的多達4800個。掃描方式也從平移/旋轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)/旋轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)/固定，發(fā)展到新近開發(fā)的螺旋CT掃描（spiralCt scan)。計算機容量大、運算快，可達到立即重建圖像。由于掃描時間短，可避免運動，例如，呼吸運動的干擾，可提高圖像質(zhì)量；層面是連續(xù)的，所以不致于漏掉病變，而且可行三維重建，注射造影劑作血管造影可得CT血管造影（Ct angiography，CTA)。超高速CT掃描所用掃描方式與前者完全不同（圖1-2-5)。掃描時間可短到40ms以下，每秒可獲得多幀圖像。由于掃描時間很短，可攝得電影圖像，能避免運動所造成的偽影，因此，適用于心血管造影檢查以及小兒和急性創(chuàng)傷等不能很好的合作的患者檢查。

圖1-2-4　不同的掃描方式（I)

圖1-2-5　不同的掃描方式（II)

第二節(jié)　CT圖像特點

CT圖像是由一定數(shù)目由黑到白不同灰度的象素按矩陣排列所構成。這些象素反映的是相應體素的X線吸收系數(shù)。不同CT裝置所得圖像的象素大小及數(shù)目不同。大小可以是1.0×1.0mm，0.5×0.5mm不等；數(shù)目可以是256×256，即65536個，或512×512，即262144個不等。顯然，象素越小，數(shù)目越多，構成圖像越細致，即空間分辨力（spatialresolution)高。CT圖像的空間分辨力不如X線圖像高。

CT圖像是以不同的灰度來表示，反映器官和組織對X線的吸收程度。因此，與X線圖像所示的黑白影像一樣，黑影表示低吸收區(qū)，即低密度區(qū)，如肺部；白影表示高吸收區(qū)，即高密度區(qū)，如骨骼。但是CT與X線圖像相比，CT的密度分辨力高，即有高的密度分辨力（density resolutiln)。因此，人體軟組織的密度差別雖小，吸收系數(shù)雖多接近于水，也能形成對比而成像。這是CT的突出優(yōu)點。所以，CT可以更www.med126.com好地顯示由軟組織構成的器官，如腦、脊髓、縱隔、肺、肝、膽、胰以及盆部器官等，并在良好的解剖圖像背景上顯示出病變的影像。

x 線圖像可反映正常與病變組織的密度，如高密度和低密度，但沒有量的概念。CT圖像不僅以不同灰度顯示其密度的高低，還可用組織對X線的吸收系數(shù)說明其密度高低的程度，具有一個量的概念。實際工作中，不用吸收系數(shù)，而換算成CT值，用CT值說明密度。單位為Hu（Hounsfield unit)。

水的吸收系數(shù)為10，CT值定為0Hu，人體中密度最高的骨皮質(zhì)吸收系數(shù)最高，CT值定為+1000Hu，而空氣密度最低，定為-1000Hu。人體中密度不同和各種組織的CT值則居于-1000Hu到+1000Hu的2000個分度之間（表1-2-1)。

表1-2-1　體組織CT值（Hu)

由表1-2-1可見人體軟組織的CT值多與水相近，但由于CT有高的密度分辨力，所以密度差別雖小，也可形成對比而顯影。

CT值的使用，使在描述某一組織影像的密度時，不僅可用高密度或低密度形容，且可用它們的CT值平說明密度高低的程度。

CT圖像是層面圖像，常用的是橫斷面。為了顯示整個器官，需要多個連續(xù)的層面圖像。通過CT設備上圖像的重建程序的使用，還可重建冠狀面和矢狀面的層面圖像。

第三節(jié)　CT檢查技術

患者臥于檢查床上，擺好位置，選好層面厚度與掃描范圍，并使掃描部位伸入掃描架的孔內(nèi)，即可進行掃描。大都用橫斷面掃描，層厚用5或10mm，特殊需要可選用薄層，如2mm�；颊咭�不動，胸、腹部掃描要停止呼吸。因為輕微的移動或活動可造成偽影，影響圖像質(zhì)量。

CT檢查分平掃（plainCT scan)、造影增強掃描（contrast enhancement,CE)和造影掃描。

（一)平掃　是指不用造影增強或造影的普通掃描。一般都是先作平掃。

（二)造影增強掃描　是經(jīng)靜脈注入水溶性有機碘劑，如60%～76%泛影葡胺60ml后再行掃描的方法。血內(nèi)碘濃度增高后，器官與病變內(nèi)碘的濃度可產(chǎn)生差別，形成密度差，可能使病變顯影更為清楚。方法分團注法、靜滴法和靜注與靜滴法幾種。

（三)造影掃描　是先作器官或結(jié)構的造影，然后再行掃描的方法。例如向腦池內(nèi)注入碘曲侖8～10ml或注入空氣4～6ml行腦池造影再行掃描，稱之為腦池造影CT掃描，可清楚顯示腦池及其中的小腫瘤。

第四節(jié)　CT分析與診斷

在觀察分析時，應先了解掃描的技術條件，是平掃還是增強掃描，再對每幀CT圖像進行觀察。結(jié)合一系列多幀圖像的觀察，可立體地了解器官大小、形狀和器官間的解剖關系。病變在良好的解剖背景上顯影是CT的特點，也是診斷的主要根據(jù)，大凡病變夠大并同鄰近組織有足夠的密度差，即可顯影。根據(jù)病變密度高于、低于或等于所在器官的密度而分為高密度、低密度或等密度病變。如果密度不均，有高有低，則為混雜密度病變。發(fā)現(xiàn)病變要分析病變的位置、大小、形狀、數(shù)目和邊緣，還可測定CT值以了解其密度的高低。如行造影增強掃描，則應分析病變有無密度上的變化，即有無強化。如病變密度不增高，則為不強化；密度增高，則為強化。強化程度不同，形式亦異，可以是均勻強化或不均勻強化或不均勻強化或只病變周邊強化，即環(huán)狀強化。對強化區(qū)行CT值測量，并與平掃的CT值比較，可了解強化的程度。此外，還要觀察鄰近器官和組織的受壓、移位和浸潤、破壞等。

綜合分析器官大小、形狀的變化，病變的表現(xiàn)以及鄰近器官受累情況，就有可能對病變的位置、大小與數(shù)目、范圍以及病理性質(zhì)作出判斷。和其他成像技術一樣，還需要與臨床資料結(jié)合，并同其他影像診斷綜合分析。

CT在發(fā)現(xiàn)病變、確定病變位置及大小與數(shù)目方面是較敏感而可靠的，但對病理性質(zhì)的診斷，也有一定的限制。

第五節(jié)　CT診斷的臨床應用

CT診斷由于它的特殊診斷價值，已廣泛應用于臨床。但CT設備比較昂貴，檢查費用偏高，某些部位的檢查，診斷價值，尤其是定性診斷，還有一定限度，所以不宜將CT檢查視為常規(guī)診斷手段，應在了解其優(yōu)勢的基礎上，合理的選擇應用。

CT診斷應用于各系統(tǒng)疾病有以下特點及優(yōu)勢，參考圖1-2-6。

CT檢查對中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷價值較高，應用普遍。對顱內(nèi)腫瘤、膿腫與肉芽腫、寄生蟲病、外傷性血腫與腦損傷、腦梗塞與腦出血以及椎管內(nèi)腫瘤與椎間盤脫出等病診斷效果好，診斷較為可靠。因此，腦的X線造影除腦血管造影仍用以診斷顱內(nèi)動脈瘤、血管發(fā)育異常和腦血管閉塞以及了解腦瘤的供血動脈以外，其他如氣腦、腦室造影等均已少用。螺旋CT掃描，可以獲得比較精細和清晰的血管重建圖像，即CTA，而且可以做到三維實時顯示，有希望取代常規(guī)的腦血管造影。

CT對頭頸部疾病的診斷也很有價值。例如，對眶內(nèi)占位病變、鼻竇早期癌、中耳小膽指瘤、聽骨破壞與脫位、內(nèi)耳骨迷路的輕微破壞、耳先天發(fā)育異常以及鼻咽癌的早期發(fā)現(xiàn)等。但明顯病變，X線平片已可確診者則無需CT檢查。

圖1-2-6　CT圖像

少支膠質(zhì)細胞瘤增強，右額、頂葉有一較大不規(guī)則腫塊，強化不均，周圍有低密度水腫區(qū)

星形細胞瘤　增強，左額頂葉有一不均勻強化腫塊，不規(guī)則，內(nèi)有未有強化的低密度區(qū)，周圍有低密度水腫區(qū)，中線結(jié)構右移

胸腺增生　平掃，胸腺區(qū)有一分葉狀密度均一病灶，仍呈胸腺狀，主動脈受壓右移

肝膿腫　平掃，肝右葉有一低密度灶類圓形，中心部密度更低為膿腔，周邊為膿腫壁呈“雙邊征”

腰椎骨折　平掃，椎弓多處中斷，椎管變形，其內(nèi)可見碎骨片

肝轉(zhuǎn)移癌　增強，肝左、右葉多個大小不一、不規(guī)則低密度灶，周邊有細的強化環(huán)圍繞

肺膿腫　平掃，右上葉有一空洞性病灶，內(nèi)壁光滑，并見氣液平面，胸部X線片曾疑肺癌

前裂腺癌　平掃，前列腺分葉狀增大，并向膀胱內(nèi)突入

對胸部疾病的診斷，CT檢查隨著高分辨力CT的應用，日益顯示出它的優(yōu)越性。通常采用造影增強掃描以明確縱隔和肺門有無腫塊或淋巴結(jié)增大、支氣管有無狹窄或阻塞，對原發(fā)和轉(zhuǎn)移性縱隔腫瘤、淋巴結(jié)結(jié)核、中心型肺癌等的診斷，均很在幫助。肺內(nèi)間質(zhì)、實質(zhì)性病變也可以得到較好的顯示。CT對平片檢查較難顯示的部分，例如同心、大血管重迭病變的顯圾，更具有優(yōu)越性。對胸膜、膈、胸壁病變，也可清楚顯示。

心及大血管的CT檢查，尤其是后者，具有重要意義。心臟方面主要是心包病變的診斷。心腔及心壁的顯示。由于掃描時間一般長于心動周期，影響圖像的清晰度，診斷價值有限。但冠狀動脈和心瓣膜的鈣化、大血管壁的鈣化及動脈瘤改變等，CT檢查可以很好顯示。

腹部及盆部疾病的CT檢查，應用日益廣泛，主要用于肝、膽、胰、脾，腹膜腔及腹膜后間隙以及泌尿和生殖系統(tǒng)的疾病診斷。尤其是占位性病變、炎癥性和外傷性病變等。胃腸病變向腔外侵犯以及鄰近和遠處轉(zhuǎn)移等，CT檢查也有很大價值。當然，胃腸管腔內(nèi)病變情況主要仍依賴于鋇劑造影和內(nèi)鏡檢查及病理活檢。

骨關節(jié)疾病，多數(shù)情況可通過簡便、經(jīng)濟的常規(guī)X線檢查確診，因此使用CT檢查相對較少。