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医学影像技术—走进医学CT

2012年06月25日  来源:百度文库    家庭医生在线

  文献综述

  引言:

  本文是在查阅了中国期刊全文数据库以及其它相关数据库之后撰写而成,主要对现代医疗器械(医学影像技术—医学CT)的各个发展过程做一简要描述,通过本文,我们将对医学CT有一基本了解,进而,我们可以初步探索螺旋扫描影像系统这一医疗器械的初步设计方案。

  正文:

  医学影像技术

  —走进医学CT

  历史现状:

  CT 机自七十年代问世以来,各国专业厂家竞相研制开发新的产品,产品技术日新月异,近年来滑环技术、螺旋式扫描技术,宽探测器多层采集螺旋CT的产生,使CT 检查技术提高到一个崭新的水平。

  基本内容:

  什么是CT

  CT(computed tomography)是一种功能齐全的病情探测仪器,它是电子计算机X射线断层扫描技术简称。

  CT设备主要有以下三部分:①扫描部分由X线管、探测器和扫描架组成;②计算机系统,将扫描收集到的信息数据进行贮存运算;③图像显示和存储系统。

  CT的成像基本原理

  CT是用X线束对人体某部一定厚度的层面进行扫描,由探测器接收透过该层面的X线,转变为可见光后,由光电转换变为电信号,再经模拟/数字转换器(analog/digital converter)转为数字,输入计算机处理。图像形成的处理有如对选定层面分成若干个体积相同的长方体,称之为体素(voxel)。

  

医学影像技术—走进医学CT

  CT 的检查技术和设备分类

  CT的检查技术分平扫(plain CT scan)、造影增强扫描(contrast enhancement,CE)和造影扫描三种。

  现有的设备:常规CT和螺旋CT,其中螺旋CT又可分为(分单层螺旋ct、双层螺旋ct、多层螺旋ct)

  常规CT

  传统的CT影像设备包括:高压电缆与扫描机架外的高压连接,必须有电缆连接的主计算机,数据采样系统等。

  缺点:病人在扫描时候不能移动;图像的分辨率较低;设备需电缆链接,较杂。

  螺旋CT

  螺旋CT突破了传统CT的设计,采用滑环技术,将电源电缆和一些信号线与固定机架内不同金属环相连运动的X射线管和探测器滑动电刷与金属环导联。球管和探测器不受电缆长度限制,沿人体长轴连续匀速旋转,扫描床同步匀速递进,扫描轨迹呈螺旋状前进,可快速、不间断地完成容积扫描。

  螺旋CT的优缺

  多层CT的劣势:是显著增加数据量,尤其是选择均质成像。

  多层CT优点:改善了数据处理和影像重建,这直接转变成提高扫描仪的效率。于是,多层CT克服了螺旋CT最严重的局限之一,即,在扫描范围和SC之间相反的关系。

  多排螺旋CT

  多排螺旋CT的特点

  多排螺旋CT机是在常规CT机的基础上发展而来的一种先进的适用于全身各个部位精细诊断的机器,它具有扫描速度快、扫描范围大、成像质量高及接受剂量少等特点,代表着当代CT技术的最高水平

  多排螺旋CT的现状

  多层CT很快就被放射学家们接受了,在早些年,世界范围内使用这类CT扫描仪的数量几乎呈指数上升:1998年安装了10台,1999年中期就有100台,而2007年末超过了10000台。

  螺旋CT 的目前发展

  1998 年,CT影像再次掀起了新一轮的技术革新―多排螺旋CT的发明是影像学的第二次革命,使CT检查迈入了薄层大范围扫描的时代。

  2001 年16 排螺旋CT的问世开创了C T各向同性微体素时代从而让医生从二维图像的观察进入到三维成像世界

  多层CT采用2个或更多的平行探测器阵列,利用同步旋转球管和探测器阵列的第三代技术装备而成。90年代早期就有双探测器或多探测器系统,1998年又引入了4排探测器系统,2001年和2002年就可买到8排、10排、 16排或更多排探测器系统的CT。

  2008年的256 排CT叩开了容积C T时代的大门,每次扫描覆盖4Omm 的范围,10秒钟内完成全身扫描。

  螺旋CT 的未来发展趋势

  ---三更标准

  1. 更宽的覆盖范围

  2.更快的扫速度

  3.更高的分辨率

  宽度:更宽的覆盖范围

  理论上覆盖范围越宽越好,现在最宽的是4Omm ,如果未来能有8Omm ,甚至160mm 的探测器宽度,将在临床上实现全器官功能灌注,器官四维成像,和旱期的肿瘤筛查。以目前的球管技术,光子量和点源的设计难以保证更宽探测器的成像质量,今后是点光源还是面光源或多光源技术,都是值得研究的领域。64 排CT的数据量就是16 排的4-5 倍,宽大的探测器又必定带来更为庞大的数据流,对计算机平台支持提出了更快更便捷的要求。目前的硬件和软件技术能在4Omm 平台上做到80mm 的功能灌注范围,并已经有了初步的临床成果。

  速度:更快的扫速度

  现在西门子公司采用2 个球管同时采集来提高心脏的时间分辨率,这也是一种方法。而纵观所有技术,电子束EBCT是最快冻结心脏运动的扫描仪,其真正的成像速度为33-5Oms 。

  精度:更高的分辨率

  图像分辨率直接影响诊断的准确性,高精度图像对显示细小病变,冠脉支架内内膜再生,易损型冠脉粥样斑块的判断等非常重要。整个影像成像链上每一个因素都会直接影响图像分辨率,探测器单元的大小仅仅是其中因素之一,球管的焦点大小,重建算法也是直接影响图像分辨率的重要要素。此外,射线量的增加可以帮助提高图像的精度,但分辨率的提高不能以增加患者的受线量为代价。

  国内外著名厂商的CT机

  国外的著名厂商有:

  Toshiba(东芝)

  Siemens(西门子)

  Philips(飞利浦)

  GE(通用电气)

  国内知名厂商有:

  东软(中国沈阳)

  Siemens(西门子)

  

医学影像技术—走进医学CT

  此图为世界首台4D螺旋CT-SOMATOM Definition AS

  (西门子公司最新产品)

  此设备应用的尖端技术有:

  1、非对称屏蔽采集系统

  2、3D容积反投影重建技术

  3、SOMATOMDefinitionAS全期相CTA血流动力

  4、多时相器官功能分析

  5、全期血管成

  Toshiba(东芝)

  最新CT

  

医学影像技术—走进医学CT

  此图为东芝医疗系统最新开发出配备有256列检测器的X线CT

  上图的设备装有X线CT装置是使X线高速旋转来照射患者,由此获取患者身体断面图像的装置。过去只配备1列用于检测X线的检测器,此设备配备多列检测器的“多层螺旋CT(Multislice-CT)”装置。它配备多列检测器可一次获取更多的图像,能够获得检查范围大、检查时间短、减少曝光量的效果。目前达到实用水平的是最大可配备64列检测器的装置。

  Philips(飞利浦)

  

医学影像技术—走进医学CT

  iCT 256 层螺旋CT (Brilliance iCT)

  上图设备应用的尖端技术:

  0.27 秒超高速扫描运用高科技的空气轴承技术

  8厘米超宽探测器

  超高分辨率成像空间分辨率达到24LP/cm, 专利的技术提供目前业内最高的1024 重建矩阵分辨率, 解析度较以往提高4倍。

  低辐射剂量Brilliance iCT 采用高速数据转换集成芯片 THAC2, 降低影像链中电子噪声, 较普通模数转换系统较少86% 的噪声,进 一步减少X线的初始剂量, 减低扫描对病人的辐射损伤

  GE(通用电气)

  

医学影像技术—走进医学CT

  上图为美国GE 64排螺旋CT

  该CT机的优点在于:

  该机可完成身体各部位的平扫,平扫可分为常规扫描和螺旋扫描。

  薄层(3mm 下)后,通过影像工作站可以进行三维成像操作,血管成像操作及仿真内窥镜操作,提供多方面的诊断依据。

  其具有分辨率高、影像清晰、能发现微小病变

  扫描速度快、适合体部及危重病人的检查;可以3D重建、仿真内窥镜、可为临床提供创性检查和辅助诊断;

  激光像机,明室洗像出片速度快。在当今世界CT 领域达到较高水平

  国内东软(中国沈阳)

  ----填补中国CT制造业的空白

  

医学影像技术—走进医学CT

  取得的成就:

  新双排螺旋CT使用2×10毫米探测器,实现了真正的快速双层扫描。其专业化的软硬件设计,使这一产品达到了亚秒级扫描、亚毫米层厚、亚秒级重建的“三亚”级性能,不但提高了扫描分辨率,而且使三维图像和断层图像更为清晰。

  东软的成就:

  在20世纪90年代以前,我国各级医疗机构使用的CT机全是进口设备。1998年,我国自主开发的首台国产医用CT扫描机问世,打破了国外公司在我国市场上的垄断,使中国成为继美国、德国、日本之后世界上第4个能够生产CT机的国家。

  结束语:

  在学习过程中我发现:医学影像技术的发展日新月异,更精准的设备给医生带来了更大的便利,也给患者带来了福音。同时也深感国内技术设备与国外先进技术有较大的差距,我们要加紧医学科技进步的步伐,追赶世界潮流,进而走在世界的前列。

  参考文献

  【1】中国临床医学影像杂志

  【2】临床仿真影像学 . 北京:人民卫生出版社,2002

  【3】CT理论与应用研究

  【4】实用 CT影像技术学 .西安:陕西科学技术出版社,1995..

(责任编辑:吴任飞 )

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