CT掃描 CT scan

CT掃描 CT scan

“計算機斷層掃描”在這裏重定向。對於非醫學計算機斷層掃描,請參閱工業計算機斷層掃描。對於非X射線斷層掃描,請參見“ 斷層掃描”。

CT掃描

現代CT掃描儀

其他名稱 X射線計算機斷層掃描(X射線CT),計算機軸向斷層掃描(CAT掃描),計算機輔助斷層掃描,計算機斷層掃描

CT掃描或計算機斷層掃描(以前計算機化軸向斷層掃描或CAT掃描)利用了許多的計算機處理的組合透視從不同角度拍攝的,以產生橫截面(測量斷層)的圖像(虛擬“片”)中掃描對象的特定區域,使用戶無需切割即可看到對象內部。1979年諾貝爾生理學或醫學獎被授予艾倫·科馬克(Allan M. Cormack)和戈弗雷·N·霍恩斯菲爾德(Godfrey N. Hounsfield) “計算機輔助層析成像技術的發展”。

數字幾何處理用於進一步根據圍繞單個旋轉軸拍攝的一連串小型二維射線照相圖像生成物體內部的三維體積。醫學成像是X射線CT的最普遍應用。它的橫截面圖像在各種醫學領域用於診斷和治療目的。本文的其餘部分將討論醫學成像X射線CT;在工業計算機斷層掃描中討論了X射線CT的工業應用。

術語“計算機斷層掃描”(CT)通常用於指X射線CT,因爲它是最常見的形式。但是,存在許多其他類型的CT,例如正電子發射斷層掃描(PET)和單光子發射計算機斷層掃描(SPECT)。X射線斷層掃描是CT的前身,它是X射線照相的一種形式,與許多其他形式的X射線斷層攝影和非斷層攝影一樣。

CT根據其吸收X射線束的能力產生可操縱的數據,以展示各種身體結構。儘管從歷史上看,生成的圖像是在垂直於身體長軸的軸向或橫向平面中進行的,但現代掃描儀仍允許將此數據量重新格式化爲各種平面,甚至可以作爲結構的體積(3D)表示形式。儘管CT在醫學上最常見,但CT也用於其他領域,例如無損材料測試。另一個例子是考古用途,例如對石棺或陶瓷的內容進行成像。負責進行CT檢查的人員稱爲放射線照相師或放射線技術專家。

在過去的20年中,許多國家/地區對CT的使用急劇增加。 據估計,2007年美國進行了7200萬次掃描,2015年每年進行了8000萬次掃描。 一項研究估計,美國目前有0.4%的癌症是由於到過去執行過的CT,到2007年使用CT的比率可能會增加到1.5%到2%;然而,這一估計是有爭議的,因爲對於低輻射水平是否存在損害尚無共識。較低的輻射劑量通常用於許多領域,例如在腎絞痛的研究中。靜脈造影劑的副作用在某些類型的研究中使用的方法包括在已有腎臟疾病的情況下加劇腎臟問題的可能性。

自1970年代問世以來,CT已成爲醫學成像中補充X射線和醫學超聲檢查的重要工具。最近,它已用於預防醫學或疾病篩查,例如,結腸癌高危人羣的CT 結腸造影,或心臟病發作高危人羣的全動心臟掃描。儘管主要由於所施加的輻射劑量,這種做法與該領域許多專業組織的建議和官方立場背道而馳,但許多機構仍爲普通人羣提供全身掃描。

主條目:頭部計算機斷層掃描

從顱底到頂部的人腦計算機斷層掃描。採取與靜脈造影劑。

共同點:正常大腦的可滾動計算機斷層掃描圖像

頭部的CT掃描通常用於檢測梗塞,腫瘤,鈣化,出血和骨創傷。其中,低密度(深色)結構表示水腫和梗塞,高密度(明亮)結構表示鈣化,出血和骨外傷可視爲骨窗分離。腫瘤可以通過它們引起的腫脹和解剖變形或周圍的水腫來檢測。配備小口徑多層CT掃描儀的救護車可應對涉及中風或頭部受傷的情況。頭部的CT掃描也用於CT 引導的 立體定向手術和放射外科使用稱爲N定位器的設備治療顱內腫瘤,動靜脈畸形和其他可手術治療的疾病。

當尋求有關頭痛的信息以確認診斷爲腫瘤,血管疾病,後顱窩病變,子宮頸髓質病變或顱內壓異常時,與CT掃描相比,頭部的磁共振成像(MRI)提供了更好的信息。它也不承擔使患者接觸電離輻射的風險。當需要進行神經影像檢查而無法使用MRI時,或者在懷疑有出血,中風或顱腦外傷的緊急情況下,CT掃描可用於診斷頭痛。即使在緊急情況下,如通過醫生的評估確定並根據既定準則對頭部造成的傷害較小時,成人也應避免頭部CT掃描,並應在兒童急診室進行臨牀觀察之前推遲。

脖子

對比CT通常是成人頸部腫塊選擇的初步研究。 甲狀腺CT在評估甲狀腺癌中起重要作用。此外,CT掃描經常偶然發現甲狀腺異常,因此實際上成爲第一種檢查方式。

CT掃描可以用於檢測急性和在慢性改變肺實質,所述的組織的肺。這在這裏特別重要,因爲普通的二維X射線不會顯示此類缺陷。根據懷疑的異常情況,使用了多種技術。爲了評估諸如肺氣腫和纖維化之類的慢性間質過程,使用了具有高空間頻率重構的薄切片。通常會根據吸氣和呼氣進行掃描。這種特殊技術稱爲高分辨率CT,可產生肺部採樣,而不是連續圖像。

支氣管壁厚度(T)和支氣管直徑(D)

肺部CT上可見支氣管壁增厚,通常(但並非總是)暗示支氣管發炎。通常,支氣管壁厚與支氣管直徑之比在0.17至0.23之間。

一個捎帶在沒有症狀(有時被稱爲一個發現結節偶發)可以引起人們的關注,它可能代表了腫瘤,無論是良性或惡性的。也許是出於恐懼的說服,患者和醫生有時同意密集的CT掃描計劃,有時長達每三個月一次,超出建議的指南,以試圖對結節進行監視。但是,已建立的指南建議沒有癌症史且兩年內沒有結節生長的患者不太可能患有惡性腫瘤。由於這個原因,並且因爲沒有研究提供支持性證據表明強化監護能帶來更好的結果,並且由於進行CT掃描的風險,所以患者接受的CT篩查不應超過既定指南的建議。

血管造影術

主條目:計算機斷層掃描血管造影

計算機斷層掃描血管造影(CTA)是造影劑CT,可顯示整個身體的動脈和靜脈。從服務大腦的動脈到將血液輸送到肺,腎臟,手臂和腿的動脈。此類檢查的一個示例是用於診斷肺栓塞(PE)的CT肺血管造影(CTPA )。它使用計算機斷層掃描和基於碘的造影劑來獲取肺動脈的圖像。

心臟

進行心臟的CT掃描以獲得有關心臟或冠狀動脈解剖的知識。傳統上,心臟CT掃描用於檢測,診斷或隨訪冠狀動脈疾病。最近,CT在經導管心臟結構介入的快速發展領域中發揮了關鍵作用,尤其是在經導管修復和置換心臟瓣膜方面。

心臟CT掃描的主要形式有:

爲了更好地可視化解剖結構,通常需要對圖像進行後處理。最常見的是多平面重建(MPR)和體繪製。對於更復雜的解剖結構和程序,例如心臟瓣膜干預,將基於這些CT圖像創建真正的3D重建或3D打印,以加深瞭解。

腹部和骨盆

主條目:腹部和骨盆CT

CT是診斷腹部疾病的準確技術。它的用途包括癌症的診斷和分期,以及癌症治療後的隨訪以評估反應。它通常用於研究急性腹痛。

軸骨骼和四肢

對於軸向骨骼和四肢,由於能夠在多個平面上重建感興趣的區域,因此CT通常用於成像複雜的骨折,尤其是關節周圍的骨折。0.2毫米的分辨率可輕鬆識別骨折,韌帶損傷和脫位。 隨着現代雙能CT掃描儀的出現,新的使用領域已經建立,例如幫助痛風的診斷。

X射線CT用於地質研究,以快速顯示鑽芯內部的材料。 CT圖像中的緻密礦物(如黃鐵礦和重晶石)顯得更亮,而密度較小的成分(如粘土)則顯得暗淡。

與傳統的2D 射線攝影相比,CT有許多優點。首先,CT完全消除了感興趣區域之外的結構圖像的疊加。其次,由於CT固有的高對比度分辨率,因此可以區分出物理密度差異小於1%的組織之間的差異。最後,根據診斷任務,可以將由多個連續掃描或一次螺旋掃描組成的單個CT成像程序中的數據視爲軸向,冠狀或矢狀平面中的圖像。這稱爲多平面重新格式化成像。

CT被認爲是中高輻射診斷技術。CT分辨率的提高允許進行新的檢查,這可能會有好處。與常規放射線照相相比,例如,CT血管造影避免了導管的侵入式插入。CT 結腸造影(也稱爲虛擬結腸鏡或VC)在檢測腫瘤方面比鋇灌腸準確得多,並且使用的輻射劑量更低。在英國和美國,CT VC越來越多地用作結腸息肉和結腸癌的篩查測試,在某些情況下可以不需要結腸鏡檢查。

一項特定研究的輻射劑量取決於多個因素:掃描的體積,患者體格,掃描序列的數量和類型以及所需的分辨率和圖像質量。另外,可以容易地調整並且對輻射劑量有深遠影響的兩個螺旋CT掃描參數是管電流和螺距。已顯示計算機斷層掃描(CT)掃描在評估前體間融合方面比X線照片更準確,但仍可能會過度讀取融合程度。

癌症

更多信息:放射生物學

CT掃描中使用的輻射會損壞包括DNA分子在內的人體細胞,從而導致輻射誘發的癌症。從CT掃描獲得的輻射劑量是可變的。與最低劑量的X射線技術相比,CT掃描的劑量可以比傳統X射線高100到1,000倍。但是,腰椎X射線的劑量與頭顱CT相似。媒體上的文章經常通過比較最低劑量的X射線技術(胸部X射線)和最高劑量的CT技術來誇大CT的相對劑量。一般情況下,與常規腹部CT相關聯的輻射劑量也有類似的三年平均輻射劑量背景輻射。

一些專家指出,CT掃描被認爲是“過度使用的”,並且“令人痛苦的是,很少有證據表明與當前高掃描率相關的更好的健康結果。”

CT造成的傷害的早期估計部分基於第二次世界大戰後日本在原子彈爆炸中所經歷的輻射以及核工業工人所經歷的相似輻射。一些專家預測,將來,所有癌症中的百分之三到五將來自醫學成像。

澳大利亞一項對1,090萬人的研究報告說,該隊列中CT掃描後癌症的發病率增加主要是由於輻射。在這一組中,每1800次CT掃描中就有1次是癌症。如果發生癌症的終生風險爲40%,則CT後絕對風險上升至40.05%。

一些研究表明,表明使用常規劑量的身體CT掃描會增加患癌風險的出版物存在嚴重的方法學侷限性和一些極不可能的結果,得出結論,沒有證據表明如此低的劑量會造成任何長期危害。

一個人的年齡在隨後的癌症風險中起着重要作用。一歲腹部CT估計的終生癌症死亡風險爲0.1%或1:1000掃描。 40歲某人的風險是20歲某人的風險的一半,而老年人的風險要低得多。 所述的國際放射防護委員會估計,到胎兒的風險暴露於10 毫戈瑞(輻射暴露的一個單元)增加的癌症之前,從0.03%20歲的速率到0.04%(用於參考的CT肺血管造影使胎兒暴露於4 mGy)。2012年的審查未發現兒童的醫學輻射與癌症風險之間存在關聯,但指出,該審查所依據的證據存在侷限性。

截至2007年,大多數內置有此功能的CT掃描製造商都可以使用不同的設置進行CT掃描,以降低兒童的暴露水平。此外,某些情況可能要求兒童接受多次CT掃描。研究支持告知父母兒科CT掃描的風險。

對比反應

更多信息:加碘的對比§不良影響

在美國,半數CT掃描是使用靜脈注射放射造影劑的對比CT。這些藥物最常見的反應是輕微的,包括噁心,嘔吐和瘙癢性皮疹。但是,可能會發生更嚴重的反應。總體反應發生在1至3%與非離子型造影和人具有4至12%的離子對比度。 3%的人一週內可能會出現皮疹。

較舊的放射性對比劑引起過敏反應的佔1%,而較新的,較低滲透壓的試劑引起反應的佔0.01-0.04%。 每1,000,000個管理部門中,約有2至30人死亡,更新的代理更安全。 在女性,老年人或健康狀況不佳的人中,通常繼發於過敏性反應或急性腎損傷後,其死亡風險更高。

造影劑可誘發造影劑引起的腎病。發生這種情況的人中有2%至7%的人接受過這些藥物,而那些既往有腎衰竭,既有糖尿病或血管內容量減少的人則面臨更大的風險。通常建議輕度腎功能不全的人在注射前後數小時確保充分補水。對於中度腎衰竭,應避免使用 碘造影劑。這可能意味着要使用替代技術代替CT。嚴重腎功能衰竭者需要透析無需採取嚴格的預防措施,因爲它們的腎臟僅剩很少的功能,以至於看不到任何進一步的損傷,透析將去除造影劑;但是,通常建議在給予對比劑後儘快安排透析,以最大程度地減少對比劑的不良影響。

除了使用靜脈造影劑,檢查腹部時還經常使用口服造影劑。這些通常與靜脈造影劑相同,只是稀釋至濃度的大約10%。但是,存在碘替代造影劑的口服替代品,例如非常稀(0.5-1%w / v)的硫酸鋇懸浮液。稀硫酸鋇的優點是它不會引起過敏型反應或腎功能衰竭,但不能用於懷疑腸穿孔或懷疑腸損傷的患者,因爲硫酸鋇從受損腸中滲出會導致致命性腹膜炎。

卸下蓋子的CT掃描儀以顯示內部組件。圖例:

T:X射線管

D:X射線探測器

X:X射線束

R:龍門旋轉

左圖是正弦圖,它是從CT掃描獲得的原始數據的圖形表示。右邊是從原始數據派生的圖像樣本。

主條目:計算機斷層掃描的操作

計算機斷層掃描通過使用圍繞對象旋轉的X射線發生器進行操作。X射線探測器位於與X射線源相對的圓的另一側。所獲得的原始數據的可視化表示稱爲正弦圖,但不足以進行解釋。一旦獲取了掃描數據,就必須使用斷層圖像重建的形式來處理數據,這會產生一系列的橫截面圖像。通過CT掃描獲得的圖像中的像素以相對放射性濃度顯示。根據平均衰減顯示像素本身在Hounsfield尺度上,它所對應的組織的範圍從+3,071(最大衰減)到−1,024(最小衰減)。像素是基於矩陣大小和視場的二維單位。當還計入CT切片厚度時,該單位稱爲Voxel,這是三維單位。檢測器的一部分不能區分不同組織的現象稱爲“部分體積效應”。這意味着大量的軟骨和一薄層緻密的骨骼會導致體素中的衰減與單獨的高密度軟骨相同。水的衰減量爲0 豪恩斯菲爾德單位(HU),而空氣爲−1,000 HU,松質骨通常爲+400 HU,顱骨可達到2,000 HU或更高(顳骨),並可能導致僞影。金屬植入物的衰減取決於所用元素的原子序數:鈦通常含量爲+1000 HU,鐵可以完全熄滅X射線,因此,是造成計算機X線斷層圖中衆所周知的僞像的原因。僞影是由低密度和高密度材料之間的突然過渡引起的,這導致數據值超出了處理電子設備的動態範圍。按照常規方式繪製二維CT圖像,以使該視圖就像從患者的腳擡頭看。因此,圖像的左側是患者的右側,反之亦然,而圖像的前部也是患者的前方,反之亦然。這種左右互換對應於醫師通常位於患者面前時通常具有的視圖。CT數據集具有很高的動態範圍必須減少顯示或打印的數量。這通常是通過“窗口化”過程完成的,該過程將像素值的範圍(“窗口”)映射到灰度漸變。例如,通常使用從0 HU到80 HU延伸的窗口查看大腦的CT圖像。像素值0或更低,顯示爲黑色;值80或更高顯示爲白色;窗口內的值顯示爲與窗口內位置成比例的灰度強度。用於顯示的窗口必須與目標物體的X射線密度相匹配,以便優化可見細節。

對比

主條目:對比CT

造影劑用於X射線CT,以及用於平片透視,被稱爲radiocontrasts。通常,用於X射線CT的放射線造影劑是基於碘的。這對於突出顯示諸如血管之類的結構很有用,否則這些結構將很難從周圍環境中劃出輪廓。使用對比材料還可以幫助獲取有關組織的功能信息。通常,在有和沒有射線對比的情況下都拍攝圖像。

檢查 | 全身典型有效劑量(mSv) | 典型的器官吸收劑量(mGy)

更多信息:模板:按醫學成像類型劃分的有效劑量

該表報告了平均輻射照射量,但是,在相似的掃描類型之間,輻射劑量可能會有很大差異,其中最高劑量可能比最低劑量高22倍。 典型的平片X射線輻射劑量爲0.01到0.15 mGy,而典型的CT對特定器官的輻射劑量爲10–20 mGy,對於某些專門的CT掃描可能高達80 mGy。

爲了進行比較,自然產生的背景輻射源的世界平均劑量率是每年2.4 mSv,在實際應用中,等於每年2.4 mGy。儘管存在一些差異,但大多數人(99%)每年接收的背景輻射不到7毫希沃特。截至2007年,醫學成像在美國的CT輻射中佔一半,而CT掃描佔這一數量的三分之二。在英國,它佔輻射暴露的15%。截至2007年,全球醫療源的平均輻射劑量爲每人≈0.6 mSv。美國核工業中的劑量限制爲每年50 mSv的劑量和每5年100 mSv的劑量。

鉛是放射線人員用來屏蔽散射X射線的主要材料。

輻射劑量單位

以灰色或mGy單位報告的輻射劑量與預期被輻射的身體部位吸收的能量成正比,並且與X射線輻射對細胞化學鍵的物理作用(例如DNA 雙鏈斷裂)成正比與那能量成正比。

所述西弗特單元設置在所述的報告中使用的有效劑量。在CT掃描中,sievert單位不對應於被掃描的身體部位吸收的實際輻射劑量,而是對應於另一種情況下的另一種輻射劑量,整個身體吸收另一種輻射劑量,而另一種輻射劑量爲估計與CT掃描具有相同的誘發癌症的可能性。因此,如上表所示,被掃描的身體部位吸收的實際輻射通常比有效劑量所建議的要大得多。一種特定措施,稱爲計算機斷層攝影劑量指數(CTDI)通常用於估計掃描區域內組織的放射線吸收劑量,並且由醫用CT掃描器自動計算。

的等效劑量是的情況下,其中,所述全身實際上吸收相同輻射劑量的有效劑量,而西弗特單元在其報告中使用。如果輻射不均勻,或僅對身體的一部分進行輻射,這在CT檢查中很常見,那麼僅使用局部當量劑量就會誇大整個生物體的生物學風險。

輻射的影響

更多信息:放射生物學

輻射暴露對健康的最不利影響可分爲兩大類:

通過單次腹部CT掃描8 mSv可能增加患癌症的終生風險,爲0.05%,即2,000分之一。

由於胎兒對放射線照射的敏感性增加,因此在選擇懷孕的醫學影像時, CT掃描的放射線劑量是重要的考慮因素。

過量劑量

2009年10月,美國食品藥品監督管理局(FDA)根據在這種特定類型的CT掃描在一處特定設施上設置不正確引起的放射線灼傷,開始了對腦灌注CT(PCT)掃描的調查。在18個月的時間內,超過256位患者暴露在外,超過40%的頭髮掉落,並促使社論呼籲增加CT質量保證計劃,同時還指出“儘管應避免不必要的放射線暴露,但仍需要醫學上需要的CT使用適當的採集參數進行的掃描具有的好處要大於輻射風險。” 在其他中心也有類似的問題。這些事件被認爲是由於人爲錯誤。

戰役

爲了響應公衆日益增長的關注以及最佳實踐的不斷髮展,在兒科放射學學會內部成立了兒科影像輻射安全聯盟。與美國放射技師學會,美國放射學院和美國醫學物理學家協會合作,兒科放射學會發起併發起了“影像柔和運動”,旨在在使用最低劑量的同時保持高質量的影像學研究以及針對兒科患者的最佳輻射安全規範。 全世界越來越多的各種專業醫療組織認可並應用了該計劃,並獲得了生產放射學設備的公司的支持和幫助。

繼圖像輕柔運動取得成功之後,美國放射學院,北美放射學會,美國醫學物理學家協會和放射技術學家學會也發起了類似的運動,以解決成年人口中的這一問題。叫做Image Wisely。

在世界衛生組織和國際原子能機構聯合國(IAEA)也已在這一領域工作,並有旨在擴大最佳做法,並降低患者的輻射劑量正在進行的項目。

在過去的二十年中,CT的使用急劇增加。據估計,7200萬次掃描在美國於2007年進行的其中,6至11%的兒童都做了,七上升到八倍從1980年類似的增加有在歐洲和亞洲都有出現。 在加拿大卡爾加里,因緊急情況而出現在急診中的人中有12.1%的人接受過CT掃描,最常見的是頭部或腹部。但是,急診醫師看到CT的比例明顯不同,從1.8%到25%。截至2007年,在美國急診科中,有15%受傷的人進行了CT或MRI成像(1998年爲6%)。

CT掃描的使用在兩個領域中是最大的:成人篩查(在吸菸者中篩查肺部CT,虛擬結腸鏡檢查,無症狀患者的CT心臟篩查和全身CT)以及兒童CT成像。將掃描時間縮短至1秒左右,消除了對使受試者保持靜止或鎮靜的嚴格要求,這是小兒人數大量增加的主要原因之一(特別是對於闌尾炎的診斷)。從2007年開始,在美國不必要地進行了一部分CT掃描。一些估計將這個數字定爲30%。造成這種情況的原因有很多,包括:法律問題,經濟誘因和公衆的渴望。例如,一些健康的人熱衷於接受全身CT掃描作爲篩查,但並不清楚收益是否超過風險和成本,因爲決定是否以及如何治療偶發瘤充滿了複雜性,輻射暴露是累積性的,不能忽略不計,而用於掃描的資金涉及機會成本(它可能更有效地用於更有針對性的篩查或其他醫療策略)。

CT的呈現類型的掃描:

-平均強度投影

– 最大強度投影

-薄片(中間平面)

– 體繪製通過對於高和低閾值的放射密度

CT掃描的結果是一定數量的體素,可以通過各種方法將這些體素呈現給人類觀察者,大致可分爲以下幾類:

從技術上講,在二維顯示器上查看時,所有體積渲染都將成爲投影,從而使投影和體積渲染之間的區別有些模糊。仍然,體繪製模型的縮影以例如着色和陰影的混合爲特徵,以創建逼真的和可觀察的表示。

按照常規方式繪製二維CT圖像,以使該視圖就像從患者的腳擡頭看。因此,圖像的左側是患者的右側,反之亦然,而圖像的前部也是患者的前方,反之亦然。這種左右互換對應於醫師通常位於患者面前時通常具有的視圖。

灰度

本節未引用任何資料。請通過在可靠來源中添加引文來幫助改進本節。未採購的材料可能受到挑戰並被移走。查找來源:“ CT掃描” – 新聞· 報紙· 書籍· 學者· JSTOR

(2018年9月)(瞭解如何以及何時刪除此模板消息)

通過CT掃描獲得的圖像中的像素以相對放射性濃度顯示。根據其對應的組織的平均衰減來顯示像素本身,該平均衰減的尺度在Hounsfield尺度上從+3,071(最大衰減)到−1,024(最小衰減)。像素是基於矩陣大小和視場的二維單位。當還計入CT切片厚度時,該單位稱爲Voxel,這是三維單位。檢測器的一部分無法區分不同組織的現象稱爲“部分體積效應”。。這意味着大量的軟骨和一薄層緻密的骨骼會導致體素中的衰減與單獨的高密度軟骨相同。水的衰減量爲0 Hounsfield單位(HU),而空氣的衰減量爲−1,000 HU,松質骨的衰減量通常爲+400 HU,顱骨的衰減量可以達到2,000 HU或更高(視顳骨),並可能導致僞影。金屬植入物的衰減取決於所用元素的原子序數:鈦通常含量爲+1000 HU,鐵可以完全熄滅X射線,因此,是造成計算機X線斷層圖中衆所周知的僞像的原因。僞影是由低密度和高密度材料之間的突然過渡引起的,這導致數據值超出了處理電子設備的動態範圍。

CT數據集具有很高的動態範圍,必須減小以顯示或打印。這通常是通過“窗口化”過程完成的,該過程將像素值的範圍(“窗口”)映射到灰度漸變。例如,通常使用從0 HU到80 HU延伸的窗口查看大腦的CT圖像。像素值0或更低,顯示爲黑色;值80或更高顯示爲白色;窗口內的值顯示爲與窗口內位置成比例的灰度強度。用於顯示的窗口必須與目標物體的X射線密度相匹配,以便優化可見細節。

多平面重建和投影

診斷軟件的典型屏幕布局,顯示軸向(右上),矢狀(左下)和冠狀面(左下)的一個體積渲染(VR)和三個薄片的多平面視圖

多平面重建(MPR)是在比最初的X線斷層攝影術採集的切片(通常是橫向的)更多的解剖平面上創建切片。它可以用於薄片以及投影。多平面重建是可行的,因爲現代CT掃描儀可提供各向同性或接近各向同性的分辨率。

MPR通常用於檢查脊椎。穿過脊柱的軸向圖像一次只能顯示一個椎體,而不能可靠地顯示椎間盤。通過重新格式化體積,可以更容易地看到一個椎體相對於另一個椎體的位置。

現代軟件允許在非正交(斜)平面中進行重建,以便可以選擇最佳平面來顯示解剖結構。這對於可視化支氣管的結構可能特別有用,因爲它們並不垂直於掃描方向。

對於血管成像,可以執行曲面重建。這可以使血管中的彎曲“變直”,從而可以在一個圖像或一小段圖像上看到整個長度。一旦以這種方式“拉直”血管,就可以進行長度和橫截面積的定量測量,從而可以計劃手術或介入治療。

加厚多平面重建的不同算法的示例

體繪製

主條目:體繪製

放射線密度的閾值由操作員設定(例如,與骨對應的水平)。由此,可以使用邊緣檢測圖像處理算法構建三維模型並顯示在屏幕上。可以從各種閾值構建多個模型,從而允許使用不同的顏色表示每種解剖成分,例如骨骼,肌肉和軟骨。但是,在此操作模式下看不到每個元素的內部結構。

表面渲染的侷限性在於,它將僅顯示滿足閾值密度的表面,並且僅顯示最接近假想查看器的表面。在體繪製中,使用透明度,顏色和陰影來更好地表示體積,並在單個圖像中顯示。例如,骨盆的骨骼可以顯示爲半透明,這樣,即使是傾斜的角度,圖像的一部分也不會隱藏另一部分。

人工製品

儘管CT產生的圖像通常是掃描體積的忠實代表,但該技術易受許多僞像的影響,例如: 第3和5章

條紋僞影

局部音量效應

戒指神器

噪聲

風車

光束硬化

劑量與圖像質量

當今放射學中的一個重要問題是如何在不影響圖像質量的情況下減少CT檢查期間的輻射劑量。通常,較高的輻射劑量會產生更高分辨率的圖像,而較低的劑量會導致圖像噪聲增加和圖像不清晰。但是,增加劑量會增加不利的副作用,包括放射致癌的風險–四階段腹部CT的放射劑量與300例胸部X射線相同(請參見“ 掃描劑量”部分)。存在幾種可以減少在CT掃描期間暴露於電離輻射的方法。

工業CT掃描(工業計算機斷層掃描)是利用X射線設備在內部和外部生成零件的3D表示的過程。工業CT掃描已在許多工業領域用於組件內部檢查。CT掃描的一些關鍵用途是缺陷檢測,故障分析,計量,裝配分析,基於圖像的有限元方法和逆向工程應用。CT掃描還用於博物館文物的成像和保存。

CT掃描還發現了在運輸安全(主要是機場安全)中的一種應用,目前在材料分析環境中將其用於爆炸物檢測CTX(爆炸物檢測設備) ,並且也處於 考慮使用基於計算機視覺的對象識別算法自動進行行李/包裹安全掃描,該算法基於3D外觀(例如,槍支,刀具,液體容器)來檢測特定威脅物品。

主條目:計算機斷層掃描的歷史

X射線計算機斷層掃描的歷史至少可以追溯到1917年的Radon變換的數學理論。 1963年10月,威廉·亨利·奧爾登多夫(William Henry Oldendorf)獲得了“用於研究被緻密材料遮蓋的內部物體的選定區域的輻射能設備”的美國專利。第一個商業上可行的CT掃描儀是戈弗雷·霍恩斯菲爾德爵士(Sir Godfrey Hounsfield)於1972 年發明的。

單詞“斷層”是從衍生希臘 希瑞(片)和graphein(寫的)。計算機斷層掃描最初是在1970年代初期由EMI的一個研究部門開發的,當時稱爲“ EMI掃描” ,該公司今天以音樂和錄音業務而聞名。後來被稱爲計算機軸向斷層掃描(CAT或CT掃描)和人體斷層掃描。

儘管“計算機斷層攝影”一詞可用於描述正電子發射斷層攝影或單光子發射計算機斷層攝影(SPECT),但實際上,它通常是指根據X射線圖像計算斷層攝影,特別是在較舊的醫學文獻和較小的醫療機構中。

在MeSH中,從1977年到1979年使用了“計算機軸向斷層掃描”,但是當前的索引在標題中明確包含“ X射線”。

術語正弦圖由Paul埃德霍爾姆和貝蒂爾雅各布森在1975年引入的

旋轉管(通常稱爲螺旋CT或螺旋CT)是一種成像技術,其中,整個X射線管圍繞被掃描區域的中心軸旋轉。這些是市場上占主導地位的掃描儀,因爲它們的製造時間更長,並且生產和購買成本更低。這種類型的主要侷限性是設備的體積和慣性(圓圈相對側的X射線管組件和檢測器陣列),這限制了設備旋轉的速度。一些設計使用兩個X射線源和偏移一個角度的檢測器陣列作爲提高時間分辨率的技術。

電子束斷層掃描(EBT)是CT的一種特殊形式,其中構造了一個足夠大的X射線管,以便僅使用偏轉線圈旋轉在X射線管的陰極和陽極之間移動的電子路徑。 。這種類型的主要優勢在於掃掠速度可以更快,從而使運動結構(例如心臟和動脈)的模糊成像更少。與紡絲管類型相比,這種設計的掃描儀生產量較少,這主要是由於建造更大的X射線管和檢測器陣列以及有限的解剖學覆蓋面會帶來更高的成本。只有一家制造商(Imatron,後來被通用電氣收購)曾生產過這種設計的掃描儀。生產在2006年初停止。

在多層計算機斷層攝影(MSCT)或多探測器計算機斷層攝影(MDCT)中,較高數量的斷層攝影切片可實現更高分辨率的成像。現代CT機器通常每次掃描生成64-640個切片。

光子計數計算機斷層掃描是目前正在開發的一種CT技術。典型的CT掃描儀使用能量積分檢測器。光子被測量爲電容器上的電壓,該電壓與檢測到的X射線成比例。但是,該技術易受噪聲和其他因素影響,這些因素會影響電壓與X射線強度關係的線性。光子計數檢測器(PCD)仍受噪聲影響,但它不會改變測得的光子計數。PCD具有幾個潛在的優勢,包括改善信號(和對比度)與噪聲的比率,減少劑量,提高空間分辨率以及通過使用多種能量來區分多種造影劑。 由於檢測器技術的改進可以應對所需的數據量和速率,因此PCD直到最近纔在CT掃描儀中變得可行。截至2016年2月,光子計數CT已在三個地點使用。一些早期研究發現,用於乳腺成像的光子計數CT的劑量降低潛力非常有前途。

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