东软飞利浦医疗设备系统有限责任公司CT课题研究组，执笔人李徽阳女士，硕士，在东软飞利浦公司从事CT研发技术支持工作。
关键词: CT 临床应用
计算机体层成像(Computed Tomography，CT)是由Conmack AM和Hounsfield CN在20世纪70年代发明设计的。CT成像技术在疾病诊断中的广泛应用，大大促进了医学影像学的发展。随着CT设备与计算机技术的飞速发展，CT也从最早的非螺旋CT，发展到单层、双层螺旋CT，直至目前广泛应用于临床的多层螺旋CT(Multi-Slice spiral CT，MSCT)。如今的64层螺旋CT已实现了真正意义上的容积数据采集，并达到了各向同性，该技术在无创性影像诊断学中开创了一个全新领域，已成为不可或缺的临床检查手段之一。
一 CT检查技术
CT常规检查技术包括平扫和增强扫描，对于某些缺乏自然对比的组织结构可以采用造影CT检查。另外，针对不同的临床需要还可以选用一些特殊的扫描方式。
1. 平扫
平扫又称普通扫描或非增强扫描，是指不用对比剂增强或造影的CT扫描方式。扫描方位多采用断层扫描，颅脑及头面部病变可以采用冠状位扫描。在CT扫描过程中患者需要制动，进行胸腹部扫描之前应进行呼吸训练，以避免运动伪影的产生。腹部空腔脏器的扫描需要引入对比剂。
2. 增强扫描
增强扫描是指向血管内注射对比剂后再进行扫描的方法。其目的是提高病变组织同正常组织的密度差，以显示平扫上未被显示或显示不清的病变，通过病变的强化类型，有助于病变的定性。根据注射对比剂后扫描方式的差别，又可分为常规增强扫描、动态增强扫描、延迟增强扫描、双期或多期增强扫描等方式。
3. 造影CT检查
造影CT检查是指先对某一器官或结构进行造影再进行CT扫描，它可以更好地显示精细结构以及缺乏自然对比的组织结构。造影CT检查可以分为血管造影CT和非血管造影CT。目前，临床常用的如脊髓造影CT(CTM)等。
4. 特殊扫描
特殊扫描包括薄层扫描、重叠扫描、靶扫描、高分辨率CT扫描。薄层扫描(层厚≤5mm)减少了部分容积效应，可以使病变的细节更为清晰，三维重建一般均需进行薄层扫描。重叠扫描是指扫描层距小于层厚，也是一种减少部分容积效应的方法。所谓靶扫描是指对感兴趣区进行局部放大扫描的方法，可使空间分辨率明显提高，适于内耳等精细结构的检查。高分辨率扫描指采用薄层扫描、高空间分辨率算法重建及特殊的滤过处理同样可以明显提高CT图像的空间分辨率。
随着CT扫描速度及图像重建速度的提高，出现了CT透视技术，使实时CT引导下的穿刺和手术操作成为可能。
二 MSCT的图像后处理技术
CT图像后处理是20世纪80年代末伴随螺旋CT的应用而出现的图像综合分析和处理技术，是将CT原始横轴位图像以二维或三维图像形式再现的过程。后处理获得的CT图像以其多方位、多角度为影像专业和临床医生提供了更完整、直观和易读的反映人体内部组织器官解剖结构和病变情况的影像学信息。以多层螺旋CT为基础的后处理图像具有更高的时间和空间分辨率，提供的影像信息更精确、更可靠。随着多层螺旋CT扫描速度和扫描范围的不断提高和扩大，图像后处理技术在医学影像学诊断领域发挥了越来越重要的作用。
多层螺旋重建的一般原理与单层的螺旋重建类似，如果我们把多层CT定义为使用了二维探测器的CT扫描机，可以把重建算法大概分为三类：精确重建算法、近似三维滤波反投影方法和近似二维滤波反投影算法。
1. 多平面重建(MPR)
MPR是从原始横轴位图像获得人体相应组织器官任意层面的冠状、矢状、横轴面和斜面二维图像的后处理方法。MPR适用于显示全身各个系统组织器官的形态学改变，尤其是对判断颅底、颈部、肺门、纵隔、腹部、盆腔内、动静脉血管等解剖结构复杂部位和器官的病变性质、侵及范围、毗邻关系和小的骨折缝隙及骨折碎片和动脉夹层破口及胆道、输尿管结石的定位诊断具有明显的优势。多层螺旋CT薄层扫描以及容积数据的采集提高了Z轴分辨率，重建的MPR图像基本达到了各向同性。获得优质MPR图像的前提是薄层扫描、适当的螺距以及滤过重建函数，另外还可以采用重叠重建的方法来提高图像质量。目前，多层螺旋CT的MPR图像已经可以作为CT图像诊断的“金标准”。
2. 曲面重建(CPR)
CPR是MPR的一种特殊方式，可以将血管等弯曲走行的结构重建成一幅拉直展开的图像。曲面重建可以展示人体曲面结构的器官如颌面骨、血管、支气管等(图1)。经过拉直展开的图像，可以获得更为全面直观的影像学诊断信息。但是由于操作者的主观因素，使曲面重建图像的客观性和准确性受到影响，使用此方法取得的管腔直径和长度的测量值会有一定的误差。为解决此类问题，CT生产厂商相继推出了一些专用图像后处理软件，如血管分析软件(Vessel View)、专业齿科软件(Dental)、结肠软件(Colon)等。这些专用软件使操作更为方便、所测量的结果也更为准确(图2)。
3. 最大密度投影(MIP)和最小密度投影(Min-IP)
MIP是利用容积数据中在视线方向上密度最大的全部象素值成像的投影技术之一。最大密度投影真实地反映了组织密度差异，可以清楚确切地显示增强血管的形态(图3)、走行以及血管壁的钙化程度和分布范围，对于骨骼的正常形态和骨质密度的改变也较为敏感。此外，MIP对于体内高密度异物的显示和定位也具有一定的优势。MIP在临床应用中也存在一定的局限性，对于密度接近且结构相互重叠的复杂解剖部位不能获得有价值的图像。
Min-IP是利用容积数据中在视线方向上密度最小的象素值的投影技术。由于气道和经过特殊处理的胃肠道的CT值最低(－1000HU)，利用Min-IP就可以显示大气道、支气管树和胃肠道等中空器官的病变。
4. 容积重建(VR)
VR图像具有较高的分辨率，可以分别显示软组织、增强的血管和骨骼，并被赋以较为逼真的色彩，其三维空间解剖关系更为清晰(图4)。同时相应的软件可以对获得的VR图像进行任意角度的旋转，使用切割工具去除对诊断无意义又遮挡目标结构的组织结构，采用电子分离技术可以直接提取目标结构，最终图像为临床医生提供了最为直观的病变及其周围解剖结构的信息。
CT血管造影(CTA)主要是利用容积重建技术获取血管特别是动脉血管的三维影像。对于大血管疾病的CTA检查，其诊断价值可以与传统的血管造影(DSA)相媲美。
5. CT仿真内镜(CTVE)
CTVE是计算机虚拟现实技术与现代医学影像学结合产生的一种无创伤性检查手段。它是利用特殊计算机软件，在螺旋CT容积扫描数据的基础上，重建出管腔内表面的立体影像，从而获得类似于纤维内镜所见的图像。VE成像运用透视投影技术，将观察者视野置于管腔之内，按照人眼的工作方式观察目标，再应用容积重建对所要观察的物体进行全容积重建，观察者通过选择、调整特定组织的CT阈值，即可获得仿真内镜图像。CT仿真内镜可以观察空腔脏器管腔内的结构(图5)。
6. CT功能成像
CT一直以来展示在临床医生面前的是人体组织结构和器官的解剖、病理形态学信息。随着MSCT及相关软件的广泛应用，CT影像学诊断已经开始涉及人体组织器官功能信息的反映。CT灌注成像(CT Perfusion)以造影剂通过组织时每个象素的时间—密度曲线为基础，获得局部脏器血流量动态变化的功能图像。通过CT灌注成像可以获得局部脏器的血流量(BF)、血容量(BV)、平均通过时间(MTT)、峰值时间(TTP)以及毛细血管通透性(PS)等相关功能参数(图6)。心功能成像软件是利用心电门控技术计算心脏射血分数等心脏功能参数的CT软件。
三 MSCT的临床应用
多层螺旋CT具备单层螺旋CT相对于普通CT的所有优点，而且有了实质性的飞跃，具体包括：扫描范围更长；扫描时间更短，最快扫描速度可达0.42s/周；Z轴分辨率高，最小层厚更小；时间分辨率高；图像后处理功能更加强大。根据临床检查的需要，多层螺旋CT可采用高速扫描和高质量扫描两种方式。前者适用于大范围扫描，如对淋巴瘤进行胸腹联合扫描。当采用高质量扫描方式时，多层螺旋CT可实现各向同性扫描，例如采用0.4mm层厚，体素的大小即为0.4mm×0.4mm×0.4mm，三个方向上均为0.4mm。这就意味着通过图像重建获得的矢状位或冠状位图像具有与原始轴位扫描图像同样的分辨率，大大减少了阶梯伪影，三维重建的图像也更加细腻。
目前，多层螺旋CT已在CT血管造影和器官动态扫描、CT心脏冠状动脉成像、CT灌注成像等几个方面显示出了良好的应用效果。
1. 头颈部的应用
头颈部CT平扫和增强扫描对于脑血管疾病、炎症和肿瘤均具有较高的诊断价值。头颈部CTA检查，尤其是动脉系统的CT血管造影，可用于对脑血管病狭窄、闭塞及畸形颈部动脉粥样硬化性疾病、大动脉炎、动静脉畸形等的诊断，也可用于评价颅内肿瘤的血供情况及肿瘤压迫和侵犯血管的情况。由于CTA属于无创性检查方式，并具有与介入检查(DSA)相似的诊断价值，因此在临床工作中得到了广泛的应用。头部灌注成像，可用于脑梗塞的超早期诊断，并有助于脑肿瘤性疾病良恶性的鉴别诊断。头部骨质解剖结构复杂，利用MPR及VR，可观察复杂颅骨骨折的范围及程度。MSCT的高空间分辨率也有利于颅底、眼、耳、鼻、喉等区域精细结构的显示和测量，如中耳及内耳结构的显示。利用中耳仿真内镜及漫游技术可以模拟术中所见的解剖结构及病变部位。对于空腔结构，如口咽、鼻咽及副鼻窦等的显示，仿真内镜也有着重要的作用，其与VR的结合使用可以更好的显示病变。
2. 胸部的应用
肺部专用软件，如LUNGCARE，使肺小结节的详细分析和随诊成为可能，并可以获得有关小结节的最大径、最小径、形态细节、平均密度和体积等数据。肺功能评价软件可获得相当准确的相关肺功能参数。MSCT在短时间内使用可以完成大范围扫描，结合CT造影剂使用可在肺栓塞的诊断中具有较高敏感性和特异性。其在肺静脉疾病中的诊断价值目前尚在探索中。支气管疾病(如气管异物、气管内新生物、各种病因引起的气道狭窄等)，可利用曲面重建和仿真内镜方法进行准确定位观察。此外，MSCT有助于肺内占位性病变良恶性的鉴别诊断。
3. 腹部的应用
由于腹部空腔脏器缺乏对比、胃肠蠕动等因素，因此CT在胃肠道疾病的诊断中具有一定的局限性。随着MSCT扫描速度的提高，结合对比剂，可以利用仿真内镜成像方法对管腔内的病变进行观察，同时CT还可以显示腔内病变对胃肠道浆膜面的侵犯。目前，胃、结肠仿真内镜成像已经广泛应用于临床。MSCT在腹部的应用还包括：腹腔内实质性脏器占位性病变可切除性的评价；肝移植术受体及供体肝脏情况及血管变异的术前评价；胰胆管系统疾病(结石、肿瘤等)的成像，尤其是梗阻扩张的胰胆管系统。此外，肝脏、胰腺、肾脏等脏器灌注成像已经在临床逐渐开展，其临床意义有待于深入发掘和研究。大血管的CTA检查可以清晰地观察到血管的狭窄、闭塞、管壁钙化及软斑块的数目、形态及范围等，用于确诊各种原因引起的主动脉瘤和主动脉夹层，确定病变范围，可以为支架的放置提供相对准确的测量信息，对术后病情进行随访也具有相当的诊断价值。
4. 心脏的应用
MSCT的快速扫描、回顾性心电门控技术及多扇区重建算法使冠状动脉MSCT成像成为可能(图7、8)。目前这项技术主要应用于冠状动脉狭窄、闭塞、管壁斑块的显示和分析；支架、搭桥术后评价支架或桥血管情况。目前已开发出的心脏应用软件还可用于心功能分析，如计算射血分数等相关心功能参数。此外，对于先天性心脏病和心肌病等心脏疾患，还可以利用多期、多平面重建等方法对心肌壁结构进行观察和显示。
5. 其它方面的应用
由于盆腔血管位置较深，使用超声方法较难发现和确认病变，因此可以利用MSCT更好地显示盆腔动静脉病变，如动脉粥样硬化及深静脉血栓等。盆腔占位性病变，如前列腺、卵巢占位性病变的范围，及其与周围脏器的位置关系也可以借助MSCT予以明确。
在脊柱及四肢的应用方面，MSCT可以更为清晰、准确地显示骨骼的骨质和形态变化。与脊髓造影相结合的脊髓成像(CTM)，在利用多平面重建、最大密度投影及VR等重建方法后，可使病变位置的显示更加直观和完整。
（全文完）
来源：《世界医疗器械》
出版日期：2006年10月
