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上海能群电气“CT”基本知识及工作原理

时间:2022-3-17 07:25:12  来源:能群电气  浏览: 553 次


要了解排和层,首先要知道他们的概念.所谓"排"是指纵轴方向排列的探测器的排数;“层”是指球管旋转一周能够同时获得的图像层数,它取决于纵轴方向数据采集系统(DAS)的个数。

如果统称多,可以称多排,也可以称多层;如果具体到数字,例如16,64 就只能称“层”,16层CT、64层CT等。因为在多层(排)CT,层和排并不一定一致。

 

例如东芝公司生产的4层CT,就有34排探测器,因为只有4个DAS,所以旋转一周只能同时获得4层图像,此时是不能称为34层或34排CT 的。同样,无论谁家的16层CT,都有24排探测器,总不能因此称为24排CT吧。

 

多排螺旋CT(Multi-detector 或Multi-row CT)是指组成CT的探测器排数,如16层CT有的是24排(Siemens,Philips,GE),有的是40排(Toshiba).

从理论上说,组成多层螺旋CT的排数约接近层数越好,这样可以减少探测器的间隔,减少噪声,但层厚的选择就少了。所以现在的多层螺旋CT的排数都大于层数(双层除外)

 

16层采集的螺旋CT设备继1999年的4层采集、2000年的8层采集设备问世之后 一年度GE。PhilipS、Siemens和Toshiba四家公司均推出了16层采集的螺旋CT设备。

 

16层CT设备的探测器仍分为对称型(GE)与非对称型(PhilipS、Siemens、Toshiba)但采用非对 型探测器的厂家在设计上已经与原4层和 8层的设备有别 如 loshiba公司原来的设计是中间05minx4列 两侧分别为lmmxl5列,共34列【16层的设计为中间 0.5mm x 16列 两侧分别为lxl。。112列,共4D列。

 

PhilipS和Siemens公司原来设计是中间1mmx2列,1.5mmx2列,Z.5mmxZ列,5mmx2列,共8列;16层的设计为中间 0 75mm x 16列,两侧分别为 15mm。4列,共 24列。

 

根据上述设计,最薄的采集层厚 分 别 为 0.5mm(Toshiba)。0.625mm(GE)和 0.75mm(Philips和SIemen。).最薄层厚将决定Z轴分辨力 而层厚则依赖于每列探测器宽度的设计O 16层CT探测器设计有不同的侧重。

 

选择尽可能薄的层厚者目的在于实现 真正 的各向同性体 素 采 集(0.smm x 0.smm x0.5mm)从而达到最佳的各类重建效果;

 

采用略厚层厚者的目的在于在保持基本的各向同性体素采集的基础上 适应16层采集中的锥形线束采集与重建方式及达到更好的曝光剂量效率 (exposure dose efficle。-cy).如 Siemeel。公司的材料显示,4层采集时的曝光剂量效率为70%075mm层厚的16层采集时曝光计量效率则为85%。

 

16层设计的采集时间一般为0.5描(全周扫描),最低可达0.42秒,以一个身高 155cm 的病人为例,以 2.5mm层厚采集将可在19-22秒钟完成全身的扫描 明显提高了扫描的单位时间覆盖率。

 

对包括心脏在内的动态器官全部可以实现一次屏息采集、这是4层采集的CT尚不能完全实现的。

 

(二)和16层采集的螺旋CT相关的技术进展
1 锥形线束算法

随锥形线束覆盖的探测器列数与宽度增加,螺旋扫描中信息采集的几何学误差会进一步增大 因而锥形线束地影会比4层和8层者更严重。

 

为此已发展了相应的16层采集锥形束扫描重建算法。如为了对应采集平面的位相而采用的倾斜成像平面采集算法2螺旋滤过伴交叉校准算也非线性插入重建算法;

 

一次采集16层的原始数据 然后作逐层二次重建算法等。这些新的重建算法目标在于减少锥形线束伪影;保证Z轴上的分辨力和保证采集速度。

2 降低扫描剂量

和最初厂家介绍多层采集的螺旋CT设备时谈到的重要优点一“因采集层面呈4的倍数增加 故射线剂量将减低,相应 由于多层采集时采集层厚很薄每次扫描覆盖的范围通常比单层螺旋CT大,以及采集中的剂量效率因素等,放实际的病人受线量在扫描范围内会明而增加而不是降低尽管和4层扫描设备相比8层设备的扫描剂量有所降低(约30%)但16层设备的扫描剂量则明显增高。

在16层扫描设备上采用了以下降低剂量的措施:
(1)智能滤过技术 根据扫描方案,采用智能方式自动设置X线滤过 当增加 smm铝当量的钛滤过片时,在不降低图像锐度的情况下可使X线剂量不仅不增加,反而降低达一半,巨图像噪声也下降。

(2)自动mA调制 根据开始扫描后检测器反馈的信息,自动调节m输出 以达最低剂量的技术,可降低15%左右的扫描剂量。

(3)自动mA设置 不再使用正位定位像,仅采用侧位定位像来决定身体不同部位的扫描mA值,包括设法降低敏感器官的剂量 大约可降低25%左右的扫描剂量。

(4)可变速扫描和期相选择性曝光技术 二者均是用于降低心脏扫描剂量的技术。可变速扫描技术是去年已经提出的,根据病人的心动周期 特别是心律不齐者,调节扫描速度的方式。

期相选择性曝光则可在心电门控下仅选择舒张期曝光,收缩期不曝光的节省剂量的扫描方式,尤适于冠状动脉的观察。

(5)全自动心电延迟算法扫描设备可在心电门控状态下准确推算出下一个R波到达的时间,启动扫描,实现前瞻性心电门控扫描。

3临床应用的扩展

(1)普查的应用 现已证实,事实上胸部平片正位观察时,将有20%-25%的肺野被遮蔽;侧位观察时会有15%-20%的肺野被遮蔽。

 

故用平片作肺癌的普查尽管是长期以来的唯一可行的放射学方法,但多层面螺旋CT(4-16层)已可实现低剂量扫描。国内、外的研究均已证实,可用20-30mA的条件获得与传统的高mA条件相同质量的信g,且可根据需要作横断、冠状、矢状及其他需要的层面的薄层重建消除了平片检查中的盲区。

 

在美国和一些发达国家低剂量螺旋CT的肺癌普查已被医疗保险机构认可 从早期发现和防止漏诊的总体效果看,更加符合卫生经济学的原则。

 

借鉴于肺癌CT普查的原理 低剂量普查已经推广到结肠癌的筛选领域,除了可应用透明化与仿真导航内窥镜技术观察肠腔外,还可在可疑的节段使管腔内、外(含管壁)结构的结合显示。

 

CT设备实现16层采集之后,下一阶段的发展趋势有两个主要的动态:
超宽检测器的多层面螺旋CT Toshiba公司已经研制了256列的超宽检测器。

目前16层采集的检测器仅40列坝V256列检测器的扫描设备采集的必将是大范围的容积性信息(目前为0 smm宽/列,覆盖范围为128mm),突破了以往的从16层一32层一64层采集逐步升级模式的推测。

 

该研制方向的优点是可在现有的16层技术上实现改进,可较容易解决硬件设计及采集/重建方面的理论问题;可能的不利是检测器的大小将会限制图像空间分辨力的进一步提高,巨检测器间的拼接缝隙会降低X线的检测效率。

 

2平板检测器CT GE公司今年首先推出了该公司研制的平板检测器CT的初步临床试用结果,由于产品尚未定型,相应的扫描技术与参数尚不能明确,但显示的图像与功能是相当诱人的。该技术实际上已提出了几年,但要变为产品在技术上需解决的问题尚较多。

 

该研究方向的优点是可提供高空间分辨力的、可实现各种高级重建功能的容积性信息,且采集速度和方式会发生革命性变化;存在的困难是平板检测器自身的技术问题、采集/重建模式的更新和x线剂量高等。

 

此外,设备的成本(如大容量计算机、平板检测器自身的成本等)也需降低到市场可接受的水平。预期平板CT市场化尚需3-5年。



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