CT高速扫描成像（精选7篇）
CT高速扫描成像 第1篇
1 资料与方法
1.1 临床资料
我院自2007年8月至2008年12月间对92例临床疑诊下肢动脉狭窄、栓塞的患者进行了CTA检查,其中男64例,女28例,年龄18～74岁,平均55岁。外伤患者50例,临床症状有下肢麻木,行走易疲劳,下肢肌肉萎缩10例,足踝部色素沉着、溃疡者20例,皮肤坏死、坏疽者15例。92例患者均经超声(包括多普勒超声)检查,40例行下肢动脉造影,15例行造影加介入治疗,手术20例。20例经数字减影血管造影(DSA)、超声和手术证实的病例中,CTA显示病变的准确性是98%。
1.2 方法
a)采用东芝Aquillion 64层螺旋CT扫描机,患者取仰卧位足先进屏气扫描。以肾动脉的腹主动脉横界面水平作为感兴趣区,监测造影剂浓度的动态变化以触发扫描。使用双桶高压注射器,经肘正中静脉以4.0～4.5 m L/s的流速注入20 m L生理盐水,观察静脉通路是否通畅,然后以3.0～4.0 m L/s流速注入非离子造影剂(碘的质量浓度:P(I)=370 g/L),总量65～100 m L,随即以同一流速注入30～40 m L生理盐水。与开始造影剂注射同步启动SureStart对感兴趣区进行连续动态扫描。
b)根据肾动脉水平处腹主动脉的造影剂峰值时间,相应延时,开始进行从头侧至足侧的容积扫描,范围自肾动脉水平至踝关节处。
c)根据患者病情轻重程度的不同,选择不同的扫描方法。
方法一:造影剂用量65～70 m L,流速:4 m L/s,随即以同一流速注入30 m L生理盐水。扫描延迟时间:12～15 s,管球旋转每圈0.6 s,层厚1 mm,32层扫描或0.5 mm层厚,64层扫描,扫描时间一般23～25 s。
方法二:造影剂用量80～85 m L,流速:3.5 m L/s,随即以同一流速注入40 m L的生理盐水。扫描延迟时间:17～20 s,管球旋转每圈0.75 s,层厚1 mm,32层扫描或0.5 mm层厚,64层扫描,扫描时间一般29～31 s[1]。
方法三:造影剂用量80～90 m L,先以3.0 m L/s流速注入造影剂30 m L,随即以3.5 m L/s流速注入50～60 m L造影剂,再以3.5 m L/s流速注入40 m L的生理盐水。扫描延迟时间:19～22 s,管球旋转每圈0.75 s,层厚1 mm,32层扫描或0.5 mm层厚,64层扫描,扫描时间一般29～31 s。
方法四:可以采用增强前作时间密度曲线,取腹主动脉肾动脉水平,作单一层面20～50次扫描,1次/s,流速3～4 m L/s,总量15 m L,得到一个时间密度曲线,并进行峰值测试,得到显影增强时间,再以同一流速总量70～100 m L造影剂进行下肢动脉CTA的检查[4]。
d)扫描范围:增强扫描前在定位像上选择扫描中心、范围大小并储存,以便被扫描部位显示最大画面,减少计算机的数据运算。
e)扫描参数:120 kV,管电流自动,螺距(Pitch)12.7,扫描层厚(Thick)0.5～1 mm,间隔0 mm。
f)原始数据和2 D横轴位数据经工作站进行多平面重建(multiple planar reformatting,MPR)、曲面重建(curved planar reconstruction,CPR)、最大密度投影(maximum intensity projection,MIP)、容积重建(volume rendering,VR)等后处理,结合原始数据和横轴位薄层图像进行诊断及评价[5]。
g)下肢动脉的质量控制:3名医师和技师对MIP,MPR和原始图像进行分析。图像分析包括3维CTA图像质量、下肢动脉有无病变及病变程度。
2 结果
本组病例98%获得了满意的图像,能够清楚显示腹主动脉,髂内、髂外动脉,股动脉,月国动脉,胫前、后动脉,腓动脉及其主要分支,并能清晰地显示病变的部位,病变形态和狭窄程度。经工作站重建后,可以得到良好的下肢动脉图像(见图1～4)。20例经数字减影血管造影(DSA)、超声和手术证实的病例中,CTA显示病变的准确性是98%。
3 讨论
运用64层CT大大提高了CTA的图像质量,减少了造影剂的用量,但高质量的下肢动脉CTA图像依赖于患者的良好配合,注药时间与扫描时间窗的合理设定,扫描参数的选择和匹配,以及操作者的技巧和熟练程度。笔者认为下列因素是获得高质量图像的关键所在。(1)患者准备,在行腹主动脉区域扫描时为防止产生呼吸伪影,扫描前应对患者的呼吸及屏气进行训练。(2)选择恰当的扫描方法,方法一适用于中青年(约20～55岁)且体征较轻者。此种方法造影剂用量少(减小对患者肾的损害),扫描时间短,射线总量少,但不适用于年龄较大或病情严重的患者。方法二适用于老年人(60岁以上)或下肢缺血较重的年青患者。此种方法优点是因老年人或下肢缺血较重的年青患者动脉血流速度较缓慢,避免因延时不够而影响图像质量。方法三适用于下肢缺血极重患者,此种方法可以避免因患者病情重,下肢动脉血流极慢造成动脉显影不良,使下肢动脉充分显影。此种方法采用不同流速分阶段注入造影剂旨在既可减少造影剂的用量,又能使下肢动脉充分显影。第四种检查方法既不能减少放射剂量,还会增加造影剂用量,而且因为试验注射与造影时造影剂用量的巨大差异,使造影剂峰值时间不同,很难得到最佳显影增强时间,因此笔者认为此方法不宜用于下肢动脉检查。(3)扫描起始点与感兴趣区的匹配,二者位置相同,有利于判断延迟扫描时间[6]。(4)准确的延迟扫描时间,根据患者病情程度的不同,准确地选择扫描方法,依据造影剂注入时间和造影剂到达感兴趣区时间来判断延迟扫描时间。第一,延迟时间切忌大于注药时间,最长延迟时间应小于注药时间1～2 s以上,避免延迟时间过长,造影剂全部流过扫描起始部位,使此阶段血管内无造影剂,不显影,造成检查失败。第二,延迟足够的时间。因下肢血流速度较慢,扫描区域较长,扫描速度又较快,若延迟太短,易造成远端动脉不显影或浓度不足[7],不能用于诊断。(5)根据笔者的体会认为下列参数更适合下肢动脉CTA的扫描:管电压120 kV,管电流自动,螺距(Pitch)为12.7,扫描层厚(Thick)为1.0 mm。这样可在较合适的扫描时间内完成下肢动脉的扫描,获得良好的原始数据和重建图像,达到诊断的要求。
目前对于下肢动脉疾病的检查方法主要有数字减影血管造影(DSA)、磁共振下肢动脉增强血管成像(MRA)、下肢动脉CT增强血管成像(CTA)以及腹部B超(包括多普勒超声)检查等方法。从满足临床治疗适应证的选择方面来讲,不管是介入治疗或手术治疗,最重要的是要了解下肢动脉阻塞、狭窄的部位、性质、长度、程度和局部血栓形成的侧支循环情况。超声检查只能提示诊断,但要达到上述定位、定量、定性的要求是十分困难的。目前数字减影血管造影(DSA)的方法仍然是检查下肢动脉疾病的金标准[2,3,8,9],但其属于有创检查,且有一定并发症和危险,笔者认为,在不准备同时进行介入治疗的情况下,应该慎重选择。虽然CTA的诊断准确率和精确度不如DSA,但作为诊断目的,多排螺旋CT下肢动脉增强扫描已基本可以满足要求,特别是对于那些拟进一步确定治疗方案(如介入溶栓治疗或外科手术)的患者是较为理想的方法,且属于无创的检查手段,特别适合于急重症患者。
参考文献
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CT高速扫描成像 第2篇
关键词：断层摄影术,X线计算机,能谱成像,射线剂量
0前言
CT诞生以来,人们一直在研究CT成像中的一个关键参数CT值,并已经发表了成千上万的科研成果,而且还要继续研究下去。现在,宝石CT的能谱成像为人们打开了新的思路,提供了新的信息:基物质图像和单能量图像。宝石CT的能谱成像一经问世,就引起了放射界医生们的极大兴趣,同时人们也对宝石CT的能谱成像的射线剂量问题非常关注,这主要有以下三个原因。其一,宝石CT的能谱图像与常规的CT图像相比能提供更多的信息。宝石CT的能谱成像不但能够获得基物质密度及其分布图像,还能获得不同ke V水平的单能量图像,而且还能根据所得到的能谱曲线计算出该病变或组织的有效原子序数,由此可见,与常规的单参数CT图像相比,宝石CT的能谱成像具有多参数,定量分析的全新成像模式,拥有更多的有用的信息。一般来说,信息量和射线剂量是呈正比的,你要得到更多的信息就要加大剂量,而宝石CT的CT技术已经发展到像能谱成像那样可以用最小的剂量得到更多的信息量。其二,几年前由双源系统发展起来的双能量减影技术未能完全被临床所普遍应用的一个原因就是剂量问题,因为剂量不够充足,从而未能充分保证双能量的减影图像质量;另一个原因是其双能减影是在图像空间实现的,未能很好解决硬化伪影的问题,同时也容易受器官运动(蠕动,呼吸,心跳等)的影响。而宝石CT的能谱成像是基于最新CT系统的基础,包括最新的探测器,DAS系统,球管系统,瞬时切换的高压发生器,同时还受到最新的重建技术迭代重建技术的裨益,因而不仅仅能谱成像的单能量成像与常规CT的图像相比,具有很高的图像质量,其基物质图像也具有可用以诊断的图像质量,从而实现了用最小剂量来得到更多信息量的愿景。其三,人们对多排CT初期的心脏成像高剂量记忆犹新,在Radiology(08)上Shumar等报告,后门控心脏扫描的剂量可达到(26.7±6.1)m Sv,东京女子医科大学东医疗中心利用迭代重建技术和前门控扫描技术,心脏扫描的剂量可减少至(1.7±0.7)m Sv,从26.7 m Sv的后门控心脏扫描剂量到1.7 m Sv的前门控低剂量心脏扫描,几乎用了整整十年,能谱成像也许会像心脏CT扫描技术一样有一发展过程,但应该比心脏扫描技术的发展过程要快得多。本文通过能谱成像原理的介绍及宝石CT的能谱成像与常规CT图像的剂量及图像质量的对比的实验研究与临床研究结果的介绍,从而探讨能谱成像临床普及性应用的可能性。
1能谱成像的基本原理
宝石CT的能谱CT成像的实现,首先是基于坚实的物理理论基础。CT是通过测量X光在物体中的吸收来进行成像的,而物质的吸收随X线能量变化而变化,比如软组织和血液,随能量变化的程度不大;相反高原子量的物质,比如骨胳和CT中使用的对比剂(以碘为主),随能量变化就会比较强烈。其次,任何物质都有对应的特征吸收曲线,而且这种吸收曲线能够用两个能量点来完整表达。所以当人们对同一物体用两种不同能量的X射线进行成像的话,就有可能确定一个吸收曲线,从而找出和这个吸收曲线对应的物质。正是这种随能量的不同变化,使得人们能够通过能量CT成像方法来区分不同的物质。物理实验表明任何一个物质对X射线的吸收都可以由任何另外两个物质(基物质对)的吸收来表达,正如地图上任何一点可以在X-Y坐标上表达一样,这一点从数学上也很容易证明[1,2,3,4,5,6],见式(1)。
在式(1)中人们把水和碘选择为基物质对,Dwater和Diodine则分别为所需要的水和碘的密度,以实现物理上所测得的吸收,即CT(x,y,z,E)。这个密度值和X射线的能量无关。之所以用水和碘作为基物质对,是因为水和碘在医学成像中比较接近常见的软组织和碘对比剂,这样会有助于分析和理解。当然人们可以选择任何物质对作为基物质对,事实上对于一些特殊的临床应用,人们也希望用不同于水、碘的基物质对来更直观地,定量地反映未知物的组织成份。
式(1)提示在能谱成像中把求解CT值的工作转化为首先求解基物质对的密度值的工作。要想求解密度值需要有对应于密度值的完整的投影数据。具体来说,两组不同能量的吸收投影数据如果具有空间和时间上很好的一致性,能够在数据空间进行吸收投影数据到物质密度投影数据的转换。若以水和碘作为基物质对的话,就能获得对应于水和碘密度的两组物质密度投影数据。通常情况下密度值Dwater(x,y,z)和Diodine(x,y,z)并不代表确定物质的真实物理组成,而是通过这两种基物质的组合来产生相同的衰减效应。这是对所需检查物质成分的一种相对的表达,它更多的是用来分离不同的物质,而不是确定某种物质。但是在某些特定的情况下它也能用来表达某种物质的真实含量,比如增强扫描中血管中碘的含量。通常来讲会选择衰减性能明显高低不同的物质作为基物质对。能谱成像的另一个巨大的优越性在于它的单能量成像。物理学家们已经为使用者提供了水和碘(μwater(E)和μiodine(E))以及许许多多纯物质和混合物的质量吸收函数随能量变化的曲线。使用水和碘的质量吸收函数随能量变化的关系和求得的基物质对的密度值,就能计算出所感兴趣物质在各个单能量点中对X射线的吸收CT(x,y,z,E),从而实现单能量CT成像。比如人们需要知道感兴趣物质在70ke V单光子能量下的吸收或CT图像,只要查找μwater(70ke V)和μiodine(70 ke V)数值,并把这些数据连同求得的基物质对的密度值代入公式(1)即可。
物理基础仅为成像模式的实现提供了一种理论可能,把这种可能转化成现实还必须有先进的硬件和软件支持。宝石CT的能谱成像的实现得益于在整个CT成像系统上,包括高压发生器、X射线球管和探测器材料以及重建技术的重大突破[7,8,9,10]。
2宝石CT的能谱成像与常规CT的射线剂量和图像质量的对比
辐射剂量对被照射人群存在潜在危害性也逐渐受到人们的关注[11]。有报道指出[12,13],全球来自医疗方面的年人均辐射剂量在过去10~15年里大约增加了一倍,尤其在高度发达的国家这种情况更为突出。而CT检查被认为是造成医源性照射最重要的原因[14]。因而,如何在满足临床诊断要求的同时保证图像的质量,减少受检者辐射剂量,已成为当今影像学关注的一个重要的问题的优化[15,16]。
接下来,首先对日本东京女子医科大学东医疗中心的有关宝石CT的能谱成像与常规CT的射线剂量和图像质量的对比的实验研究的结果做一简单介绍。实验研究采用QA标准体模,对其中的空间分辨率部分和水模部分(图1)进行扫描,扫描分为两组,第一组使用120 k Vp的常规CT进行扫描,第二组采用能谱采集扫描模式(80 k Vp/140 kVp瞬时kVp切换)进行扫描,两组扫描其它的参数完全一致:层厚0.625 mm,球管旋转速度和毫安分别设置为0.6 s375 m A=225 mAs和1.0 s600 mA=600 mAs,螺距为0.984,能谱成像使用65 ke V的单能量图像用于图像质量的评估(表1)。
注:(a)为水模部分(测量3个ROI的CT值的方差值SD,共9点)和(b)为空间分辨率部分(测量3个ROI的CT值的方差值SD,共9点)。
从图1~图3和表1可以得到,在同一毫安秒(m As)的条件下(225 mAs和600 mAs),对所有的18个ROI的SD测量数据,常规120 kVp的CT图像略好于65 keV的单能图像,65 keV的SD较常规120 kVp的高5.9%(225m As)和5.2%(600 mAs),但统计学上均无差别(P>0.05),在与常规CT同一毫安秒的条件下,能谱成像的单能量图像(65 keV)可以得到足够好的图像质量。两种方法在同一毫安秒和同一扫描野的条件下,扫描剂量的分析(表1):能谱成像的扫描射线剂量仅为常规CT扫描剂量的79.2%(225 mAs)和73.0%(600 mAs),平均为76.1%。
这个基础实验给人们提示了,在同一毫安秒的扫描条件下,能谱成像的图像质量同等于常规CT的120 kVp的图像质量,但剂量只有常规CT扫描的76.1%。
对于能谱成像的射线剂量问题,主要有二个方面值得探讨,其一,因受80 kVp和140 kVp瞬时高速切换的物理条件的限制,与心脏扫描一样,能谱成像的扫描不易实现自动毫安功能。其二,能谱成像的初期只有600 mA,这也是受80 kVp/140 kVp瞬时高速切换的物理条件的限制,所以能谱成像的扫描剂量只能依靠不同的螺距和不同的旋转速度来进行调控。但即使是使用较快的旋转速度0.5转/s和大的螺距1.375,600 mA对常规的胸部等检查也许还是过高,但随着技术的发展,现在已经实现了260 m 的能谱成像的扫描模式,可以适用于更多的低剂量能谱成像的临床应用。同时,对于不同体格的患者,可以使用常规CT扫描的自动毫安(CT-AEC)功能来推算出能谱成像的最佳扫描参数。
最后对日本JA尾道综合医院的临床数据的认证进行简单的介绍。日本JA尾道综合医院的研究对象为27例(男性15例,女性12例),平均年龄为(64.6±2.3)岁,使用单源瞬时k Vp切换能谱CT数据采集。平扫采用常规120k Vp的螺旋扫描(旋转速度为0.6转/s,扫描螺距为0.984,40 mm探测器宽度,120 kVp,毫安设置采用自动毫安(CT-AEC):Noise Index 10 HU@5 mm),重建0.625 mm的FBP(0%)图像,30%ASi R图像和50%ASi R图像。门静脉成像采用能谱成像扫描模式,螺距与平扫一样为0.984,利用常规CT扫描的自动毫安(CT-AEC)功能,选择最接近的毫安秒的能谱成像参数用于能谱成像扫描,重建与120 k Vp等价的66 keV的0.625 mm的单能量图像用于对比研究。记录两次扫描的CTDIvol(mGy)用于剂量对比研究。图像质量(SD)的对比使用66 ke V的单能量图像,120 kVp的FBP图像,30%ASi R图像和50%ASi R图像,对于不同重建方法的图像的同一层面,在胆囊和肝实质部选择感兴趣区(ROI),并选择前后三个断面,测量SD作为图像质量的对比。能谱成像扫描的剂量为(17.0±5.0)mGy,与常规120 kVp的螺旋扫描剂量(15.7±5.3 mGy)相比,虽然增加了8.4%,但不存在统计学上的差异(P>0.05),说明两种方法的扫描剂量相当。关于图像质量(SD)的比较,胆囊的测量结果:66ke V单能量图像质量为(17.8±2.3)HU,120 k Vp FBP图像为(21.8±2.2)HU,30%ASi R图像为(17.6±1.7)HU,50%ASi R图像为(14.8±1.8)HU;肝实质部的测量结果:66 ke V单能量图像质量为(21.2±2.6)HU,120 kVp的FBP图像为(26.0±2.8)HU,30%ASi R图像为(21.1±2.2)HU,50%ASi R图像为(17.9±1.8)HU,无论是胆囊还是肝实质部,66 ke V单能量图像与120 kVp30%ASi R的图像质量相比,无统计学上的差异(P>0.05),表明两者图像质量相当,同时说明66 keV单能量图像要优于120 kVp的FBP图像质量(P<0.05)。
日本JA尾道综合医院的临床研究表明,利用常规CT扫描的自动毫安(CT-AEC)功能进行能谱成像扫描参数的优化,能谱成像的扫描剂量与常规120 k Vp螺旋扫描的剂量相当(P>0.05),而66 ke V单能量图像的图像质量要优于常规120 k Vp的FBP图像的图像质量(P<0.05)。
CT高速扫描成像 第3篇
CT(X线计算机体层成像)机最关键的核心技术是X线探测器和前置放大器等组成的采集系统技术,其参数的优劣决定着扫描剂量和成像质量。目前使用的探测器均需加高压电源,产生的电源波动及噪声大;放大器间传输靠电阻、电容等电气耦合,抗干扰及隔离噪声的能力很差,限制了放大倍数,且精度差,输出仅为十几V、几十mA,几乎没有降低剂量的余地。因“影像的噪声水平与X线量的平方呈反比”,噪声又无处不在,为获得高分辨率影像,CT机的扫描电流由几百mA增加到上千mA,故高清晰影像是建立在对患者越来越强的辐射损害之上[3],影响、限制了CT机的发展。因此,设计高灵敏度和无噪声增强式传输的CT机采集器(下称CT机微参数采集器)十分重要。
1 材料与方法
1.1 原CT机采集器
原GE LIGHTSPEED QX/i CT机为16排等宽稀土陶瓷固体探测器,每排为912个单元,16912二维阵列,Z轴方向宽28 mm的探测阵列、受光面呈圆弧扇角55o,构成57个模块,每个模块有16个通道[1,2]。
1.2 CT机微参数采集器
在原厂再购买两组该探测器,将CT机单层探测器改装为3层16排探测器,按点源射线重叠安装于一体(可请厂家工程师安装)。受光面以焦点为准,1、2、3层探测器的上中下3个光敏管与每一根射线对齐;输出端并联为一个探测单元,即为3层16排稀土陶瓷固体探测器,其余结构不变。本文设计的微参数采集器,是用普通的硅光电池通过微电子工艺,将其pn结的吸收频率制造为诊断用X射线的10-7~10-9 cm的波长以内,其测光面积为20μm20μm,并增加耗尽层厚度,组合成16排3层无噪声硅光电池式X射线探测器。
在球管灯丝电路串联1只1~3 kΩ可调的精密线绕电阻,将球管电流限制在1~100μA。
根据原CT机的前置放大器各参数的要求,设置高电压放大器和功率放大器,其间为硅光电池线性光增强式耦合结构,替代原前置放大器,使输出电流由原来最大60m A提升到2A。
2 电路简图原理说明
原CT机探测采集放大系统与本文设计的微参数探测采集系统电路简图比较,见图1。图的上半部分为目前所使用的Canon CXDI-50G多排单层探测器的一个探测单元的微电子电路图。人体正前方的X透射线激发了碘化铯闪烁晶体,晶体发出很亮的可见光照射在非晶硅光敏二极管,被转换成相应比例的电信号并由自身储能电容储存,相应的薄膜开关TFT读出,通过寻址逐个线性放大。
该电路图的下半部分为本文设计的双层探测的微电子电路简图。由两个光敏二极管(D1、D2)或硅光电池并联组成,都粘贴了碘化铯闪烁晶体Cs I。T针状结构闪烁体按点原射线方向前后排列4层,组成两层探测输出结构。射线激发两层闪烁晶体,发出的可见光照射D1、D2,D1、D2线性转换,输出电信号。硅光电池本身对射线敏感,与碘化铯闪烁晶体共4层探测,充分利用了透射线。D1、D2并联的两路信号电流ID1和ID2进一步提升信号强度,同时给储能电容C1、C2暂存并产生了两个串联的电压UD1和UD2,其幅度成倍提高,由于C1(下方的电容)的容量小于C2(积分放大器的电容),故C1的电位上升速度快于C2,串联的UD1、UD2,使积分放大电位的幅度成倍增加,这就是时间积分延迟增强成像技术。经积分放大器输出的图像信号由薄膜开关TFT1经D3读出,无噪声的传输给光耦合结构的前置放大器,其间为6个高线性度高亮度发光二极管,所发光已经被线性增强,并照射到一一对应的6个大面积的硅光电池,其输出负载电阻RL值为60Ω,可输出线性度良好的短路电流。D1、D2向C1、C2暂存电荷的能量都随探测的射线剂量和曝光时间的大小呈正相关。积分器输出信号首先直接驱动多路电子开关IC2依次顺序将多像素输出的多个信号选择后变为一路信号传输给第一级高电压放大器IC3的输入端,经高电压线性放大后输出,再经第二级光增强式耦合直接推动第二级功率放大器IC4做强电流线性补偿放大、输出的电流可达2A,再经一路功率对数变换、功率积分放大,模数转换,输出的强数据信号由计算机后处理。有了每一步的增强和隔离噪声,主机就可微参数扫描高性能成像了。
3 多层探测采集器的低微辐射测试
3.1 放大器输出线性电压值
用5~55μA、140 kV对各层探测器定位曝光,都经相应放大器放大输出线性电压值:(1)原CT机单层稀土陶瓷固体探测器输出经原前置放大器放大输出的直线为Q0;(2)Q1、Q2依次为本文设计的稀土陶瓷固体探测器的2层与3层并联输出经光耦合功率放大器放大输出电压的两条直线;(3)Q3为本文设计的硅光电池与碘化铯组合三层探测器输出经光耦合功率放大器放大输出的直线。Q0、Q1、Q2、Q3与微辐射剂量(μGy:毫戈瑞-X线体表辐射剂量)变化输出电压的直线关系,见图2。多层探测器的一致性及灵敏误差可在系统软件自动零点修正。
3.2 CT机性能测试
厂家工程师用两种水模进行测试。(1)CT值(HU)的测试:采用随机带的20 cm水模,非螺旋扫描,兴趣区设为3 cm2,测得水和空气的平均值约为0 HU和-1000 HU,标准误差为3 HU;(2)分别用高对比和低对比度分辨率模体进行分辨率测试:在高分辨率扫描时其值约为0.25和<5%;(3)视频显示器图像测试:用距离测试模体,显示屏上下左右均为基本一致,误差<1%。
3.3 影像质量评价
2006年~2010年间随机抽取原CT机和加装本文设计的采集器的CT机扫描图像各300张,有肺结节影的胸部扫描片,年龄40~86岁,男女不分,结节位置均为肺中野、密度较低,其直径为0.6~2.2 cm。经1名主任医师和2名副主任医师、1名副主任技师和1名主治技师根据照片结节影的清晰程度双盲法打分,评出甲级片优质率百分比并比较。标准为肺结节影最清晰的为甲级片,较清晰的为乙级片,隐约可见、但可做诊断的为丙级片,结果见表1。
4 结果
原CT机探测采集系统的最小探测剂量为60 kV、8 mA、(0.16 mGy),最大探测剂量为140 kV、100 mA(21.5 mGy)。其间的线性度为0.2%,重复度和稳定度为1.3%,如Q0输出为0.13~46 mA、0.22 mV~9.4 V,噪声为0.061 nV。而将前置放大器改用本文设计的微参数采集器输出为:0.11~589 mA、230 mV~5.6 V,噪声为0.017 nV,输出强度明显增加,动态范围也增宽了。
本文设计的16排2或3层稀土陶瓷固体探测器与光耦合功率放大器组合的最小探测剂量为5μA(0.0022μGy)~55μA(38μGy),最大探测剂量可达140 mGy、线性度为0.12%,重复度和稳定度为1.12%,采集输出分别为Q1、Q2、I6、U6,依次为0.3 mA~1.2 A和1.7~7.1V,79 mA~1.35 A和5.7~11.5V,噪声为0.033 nV,稳定度与重复性为±2.7 mV。转换通道输出的一致性实际<2.4%。所以多排多层探测采集系统其灵敏度等输出参数均高于原CT的多排单层探测采集系统。本文设计出的厚耗尽层pn结的硅光电池对射线很灵敏,其探测效率随其并联数增加可达18%,再与碘化铯晶体组合的3层探测器其效率可达27%。因无噪声前置放大器可超高放大倍数,同条件曝光其输出的Q3达9.5~15.6 V、0.26 mA~1.88 A,而噪声电压一般万用表测不出,稳定度与重复性为±0.2 mV,完全具备低微辐射剂量扫描无噪声式采集高性能数字化转换的成像要求。由于管电流为μA级,电子群相斥减少,阴极聚焦盘又使焦点缩小约20μm20μm。所以本文的微参数采集器使CT机的管电流设置到μm级,扫描剂量降低到0.002~38μGy,而且管电流的稳定性也更好。
对CT机主要相关性能测试,如CT值、低对比度分辨率,对模体进行分辨率和视频显示器图像测试,均符合原有的参考值。影像的甲级优质片率由原来的52%提升至88%。
5 讨论
学术界倡议“在保证影像质量的前提下有效降低辐射剂量”。辐射剂量与影像质量因噪声相互矛盾制约、很难兼顾。目前,降低剂量有硬件法、软件法和最常用的优化扫描参数法。研发出高灵敏的探测器能最有效地降低剂量,但研发难度太大。软件法和优化扫描参数法降低剂量都是在CT机固有技术内,十分有限[4]。噪声主要影响影像的密度分辨率,尤其是探测器噪声,还干扰信息的传输,影响软件识别与处理。
大幅提高探测器的效率与灵敏度是首选[5],但提高灵敏,其输出的信号也会变微弱,不能直接利用,必须经放大器放大到一定幅度才能利用。但目前疏忽了技术成熟而简便的光电耦合式传输技术和功率放大器在辐射损伤数字仪中具有特殊的应用价值。若要大幅降低剂量,其关键在于绕开噪声与X线量的矛盾关系和研发难度。应充分利用现成技术,如多层探测回收单层探测器的透射线,将现有的固体探测器重组合为多层探测,并与CCD(电荷耦合器)微光增强技术结合。因电与光相互不起作用,是自然隔离噪声的光电线性耦合放大器。
(1)采用稀土陶瓷固体探测器组成双层或三层探测器(图1),X线及其透射线经多层探测增强和多次光增强式耦合的同时隔离噪声,再经功率放大器高电压强电流线性补偿,把破坏电气性能和成像质量最大的像素噪声从源头上驱除,又使原始极微弱的图像信号提高到A(安培)级,使信号间在电路内的电流密度和密度差极大(强电流对比度),记录的影像信息更丰富、细腻、特征性更强,便于软件识别处理,大大增加了相邻像素的光学密度差,即高密度对比度。
(2)球管μA级电流模式改变了目前大管电流引起的强辐射剂量。球管的产热量减小,散热余地很大,增加聚焦电压值,电子自然聚焦成超微焦点,探测器像素尺寸随之缩小,提高空间分辨率到1~100μm,就可显示μm量级的解剖结构信息[5]。充分发挥X射线波长短空间分辨率高的优点,这是基本不改变球管结构与材料实现的。降低100年来X射线机0.2%的X线产生率,99.8%的产热率的超高功耗状态,也必然延长球管使用寿命,节省球管,故省资降耗。X射线机可低参数小体积设计,制造出普及化的小型机用于基层社区卫生院。
(3)因信号保持高电流密度,电路的充电、积分、微分速度都会加快,故后处理的速度大大提高,时间分辨率自然增加,极有利于心脏等动态显影高速成像[4],又从另一个方面降低了辐射剂量。
(4)无噪声和超微焦点及强电流线性补偿,使信号信息丰富细腻、特征性强,软件容易识别处理,极大增加了影像的密度分辨率和空间分辨率,故用较少的造影剂就可使血管等影像容易显示出来,从而减少造影剂对人体的毒副损害作用。
(5)X线高kV、μA级管电流摄影,虽然影像密度不足,但层次很丰富,信息量反而增加。经本微参数采集系统强电流补偿和处理,仍可获得高清晰高分辨率的影像。
(6)“微光CCD”采集技术[8]可采集如月光、火星大气辉光等不能引起人的视觉的微弱光,引用了其中的时间延迟增强模式来增强影像信噪比。而本项目设计为双积分电容积分放大器结构为该技术模式,改良了CCD技术不足之处,如噪声大、辐射和电子轰击损伤、使用寿命短,易产生畸变等。
本文设计的微参数采集器绕开原CT机辐射剂量与影像质量受噪声的制约和硬件的开发难度,突破其固有技术限制,充分利用现代成熟技术,如充分回收透射线的多层探测器,改进性利用CCD时间积分增强技术。参照显微μCT的微参数模式,首先将CT机的管电流设置在μA级,使扫描剂量达μGy级以下,再充分利用光增强耦合功率放大器强电流补偿技术,又弥补μCT密度分辨率的不足,可显示出μm量级的解剖细节的影像[6,7],其方案简单实用,如超微焦点、超低功耗、低成本、小体积,超高速度、高分辨率、少造影剂、多功能成像。虽然有高端CT机(如双源CT的高时间分辨率、最高灵敏度的宝石能谱探测器的CT、320排最宽探测覆盖采集CT、最快扫描速度的CT)。也有望为X射线数字仪的另一新设计理论。
因X线波长比可见光波长短的多,其空间分辨率就高得多,通过本文探测采集技术[9]、组织细胞X线标记物造影剂组合,经40~100倍的X线放大摄影和电子放大后处理,可显示出光学显微镜细胞结构,并且为透射的、活体细胞结构信息无丢失的显微放射学的设计提供基础资料。
摘要：目的 设计低微参数采集器用于CT机,实现CT机低微参数扫描高性能成像。方法 采用多层固体探测器或硅光电池与碘化铯闪烁晶体等组成微光积分增强式探测器和高功率线性放大器,用于CT机,可使球管电流降为μA级,并加深聚焦罩的负电压和提高管电压。用20 cm厚的水模体定位曝光测试,将本文设计参数、影像质量与原CT机采集器的相应参数和影像质量相比较。结果 用547μA(μGy级)、100 kV或140 kV曝光:原CT机采集器输出为5 mV12 V、0.1260 mA,稳定度与重复性为±0.089 V%,噪声电信号为0.083 nV、69 pA,一致性2.7%;而本文设计的采集器输出为5 mV28 V或109 mA1.67 A、噪声信号为0.033 nV、2.43 pA,稳定度与重复性为±0.014 V%,一致性<2.1%,本文设计的采集器参数均优于传统CT机的采集器参数。结论 本文设计的微参数采集器可使CT机实现球管μA级电流,低功耗、微剂量、超微焦点的低微参数扫描和高速度、高清晰、多功能的高性能成像。且小体积和低成本,有望成为CT机的新设计模式。
关键词：CT机,X线探测器,CT机采集器
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CT高速扫描成像 第4篇
脑血管病的80%~85%是由缺血引起的,颈动脉、椎动脉狭窄是短暂性脑缺血发作、脑卒中等的重要原因,临床上越来越多见[1]。头颈部血管病变尤其是头颈部动脉粥样硬化发病率在逐年增加。能早期发现头颈部动脉狭窄,对于预防治疗缺血性脑卒中有重要意义。64排128层螺旋CT以其极好的时间和空间分辨率,尤其是先进的数据采集系统和图像后处理技术,使得头颈部血管成像(CTA)技术已成为头颈部血管性病变的重要检查方法,它能够充分显示出大脑动脉、颈动脉、椎动脉及血管分支形态解剖,同时可显示血管腔、血管壁和血管周围结构,并能通过切割、去骨、旋转来展示血管,加上是无创性检查,这项技术越来越得到重视。本文通过对42名患者的头颈部CTA图像进行分析,探讨64排128层螺旋CT头颈部CTA在头颈部血管病变的应用。
2 资料与方法
2.1 一般资料
对42名临床怀疑为头颈部血管疾病的患者行头颈部CTA扫描,其中男28名,女14名,年龄30~70岁,平均年龄52岁。所有患者都没有肝肾功能疾病和碘过敏史,部分患者有头晕、肢体乏力和感觉障碍等多种临床症状。
2.2 检查方法
采用GE公司的64排128层Light speed VCT螺旋CT机,Adrantge Windows 4.4工作站。先做头颈部正侧定位扫描像预扫描,测出延迟时间,然后进行头颈部血管扫描:管电压120 k V,管电流300 m A,螺距0.969∶1,旋转时间4 s,经肘静脉以4.0 m L/s的速率依次注射370 mg I/m L优维显70 m L、生理盐水35 m L,扫描范围为主动脉弓下缘至颅顶,由下往上按血流方向扫描。先得出头颈部平扫图像,待延迟至动脉期(15~18 s)和实质期(25~30 s)自动重复扫描,分别得出头颈部动脉期和实质期图像。扫描后将头颈部血管原始图像数据传送到Adrantge Windows 4.4工作站,对图像进行数字减影处理,然后进行血管三维重建,包括多平面重建(MPR)、曲面重建(CPR)、最大密度投影(MIP)、容积再现重建(VR)、仿真内镜(VE)及血管拉直重建,各种后处理重建联合旋转、切割显示病灶,分析图像。
3 结果
头颈部CTA对于病变大小、形态、范围均能清晰显示,所有图像均能满足诊断要求。42名患者中5名正常;7名颈动脉粥样硬化(如图1所示);3名颈内动脉粥样硬化并狭窄(如图2所示);5名颈动脉夹层;6名椎动脉粥样硬化并狭窄(如图3所示);4名脑动脉瘤,能准确地显示瘤体的位置、形态和大小,评价瘤颈部与瘤体、载瘤动脉和周围血管之间的空间关系(如图4所示);5名动静脉畸形(AVM),能清晰显示供血动脉、引流静脉及畸形血管团。4名脑动脉狭窄和闭塞(如图5所示);3名血管发育异常,可清晰显示异常起源部位(如图3所示)。
4 讨论
4.1 扫描技术
在扫描前,应告知患者整个扫描过程的注意事项,特别是注入造影剂时的正常反应(如全身发热等),保持头部不动,不要做吞咽、眨眼等任何动作,以免出现伪影,造成检查结果的失误[2]。头颈部CTA的成功决定于血管内的造影剂浓度高低,这主要由造影剂剂量、注射速率及扫描延迟时间决定[3]。成人剂量按1.2~1.5 m L/kg,平均70~100 m L/例,注射速率4~5 m L/s。要取得CT血管减影成像的成功,平扫与增强扫描的一切参数必须完全相同。准确预置扫描延迟时间也很重要,过早地实施扫描会使靶血管的起始段未显影,过晚启动会错过靶血管的峰值,使显影浅淡[4]。最好在血管内的造影剂浓度显著降低之前结束扫描,这既可以减少造影剂的用量及其副作用,又可以降低因静脉增强而对观察动脉带来的影响[5]。
4.2 图像的后处理
随着硬件的不断升级换代,各种CTA后处理软件也不断更新,处理速度不断加快。利用MIP、VR、MPR、CPR、VE等三维重建技术,可以立体、直观地显示头颈部大血管的形态及走行。MIP应用最广泛,可清晰地显示出血管腔的狭窄、闭塞、扩张等改变,能显示血管壁的钙化,并能准确地显示病变的部位、累及范围和病变程度,其缺点是无法观察管壁的改变,缺乏血管间的三维空间关系,三维立体感不强。VR几年前才开始应用于临床,但近几年发展迅速。VR技术三维立体效果好,旋转后方向感强,可以三维立体显示血管的外部形态,具有处理速度快、图像质量高的优势,已成为观察血管病变的主要后处理技术;缺点是对一些小钙化容易漏诊。MPR技术可以随意调整显示角度,沿血管纵向断面可以同时显示血管腔和血管壁的改变,弥补了横断层面观察的局限性,非常适合用来评价血管壁的改变。CPR及血管拉直重建主要用于观察血管的比邻关系和将迂曲的血管在同一图像上显示。VE能获得头颈部动脉狭窄管腔内壁表面的仿真内镜图像,为了获得良好的仿真内镜图像,除合理选择观察方位、随时调整视屏角度外,还要注意阈值方式及阈值的选择。一般采用黑底白影方式观察强化血管及管壁表面,然后使用边缘显示方式观察管腔内2种密度。阈值的大小不但可以影响病变的几何形态,也是诸如穿透伪影(pierced surface)、漂浮伪影(floating shape)等产生的原因。一般上限阈值设为300 Hu,下限设为120 Hu[5]。上述多种重建图像要配合应用,取长补短。
64排128层螺旋CT的出现大大提高了扫描速度、容积扫描范围、空间和时间分辨率,并做到体素的各向同性重建,明显提高了头颈部动脉CTA的图像质量。CTA由于检查速度快、操作简单和使用方便,一次成像能提供由主动脉弓至颅内血管与中枢神经症状相关的全部血管信息,包括颈动脉病变和颅内血管病变,可有效地缩短扫描时间;能够更清楚地显示颈动脉、颅底动脉环和大脑前、中、后动脉及部分细小分支;使我们可根据血管腔面积改变判断有无狭窄,准确地测量和评价血管狭窄的程度。CTA诊断血管狭窄具有很高的敏感性和特异性(>95%)。除了可以显示血管狭窄处粥样斑块的情况,还能够根据CT值评价硬化斑块特性区分钙化斑块和软斑块。非钙化斑块通常为不稳定斑块,引起血管狭窄,需要尽快治疗;钙化斑块(也就是硬斑块)相对稳定,引起的重度狭窄可选择内膜切除术或血管内支架术[7]来解决。还能测量其大小、厚度,可以分析斑块的形态变化,如形态是否规则、是否伴有溃疡等。颈动脉夹层也是引起颈动脉狭窄或脑卒中的病因之一。夹层可进一步形成血栓或远端栓塞,夹层的中层内出血可累及血管外膜。CTA不仅可显示颈动脉狭窄或闭塞,也可显示真腔、假腔和内膜片,甚至可显示内膜破口。CTA诊断动脉瘤的敏感性可达100%,特异性可达100%,准确性可达92.3%。在CTA重建图像上,动脉瘤表现为局灶性的异常血管扩大,呈浆果形、梭形和其他形状,多为单发。在显示瘤体的形态与载瘤动脉的关系等方面,CTA优于DSA[8];动静脉畸形(AVM)属先天性中枢神经系统血管发育异常,CTA能清楚显示AVM的供血动脉、引流静脉及畸形血管团;CTA还可清楚显示头颈部动脉的各种先天变异,并可使我们任意旋转角度动态观察显像的血管,了解更多的血管信息。
总之,64排128层螺旋CT头颈部CTA是一种安全、创伤小的检查方法,可代替DSA行头颈部血管检查,而且患者基本上不会感到任何不适,这项技术越来越得到重视,值得临床推广应用。
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CT高速扫描成像 第5篇
1 资料与方法
1.1 一般资料
我院2009年1月2011年1月经病理或临床手术活检共确诊纵膈肿瘤患者45例,其中,男32例,女13例,患者年龄12～78岁,平均(45.5±6.5)岁;所有患者中,25例出现胸闷、气短、乏力,伴随声音嘶哑、咳嗽等临床症状。7例伴随重症肌无力等症状,剩余患者均无明显临床特征,均于手术中活检发现肿块。
1.2 方法
使用美国GE公司的Hispeed螺旋CT机,参数设置为:120kV,130mA,1s,层厚及层间距为5mm,对患者胸部进行增强容积扫描。患者取仰卧位,双上肢上举抱头。采用高压注射器,注射碘海醇非离子型对比剂60～100mL,儿童按1.5～2mL/kg计算。经患者肘静脉注射对比剂,注射速率2.5～3mL/s,延迟25～35s开始进行扫描,扫描范围从患者胸部入口至膈面。扫描结束后,观察患者30min后无过敏反应可叫患者离开。对于一些纵膈肿瘤向颈部延伸的患者,应对颈部进行扫描[2]。增强扫描,并对图像进行处理,将扫描数据传送至工作站,采用合适的后处理软件进行处理,获得纵膈肿瘤的轴位、冠状、旋转以及矢位图像,并进行相关分析。
2 结果
2.1 纵膈肿瘤患者螺旋CT多平面成像诊断结果分析
经螺旋CT多平面成像,可以对纵膈肿瘤跟邻近各个组织器官间的关系、肿瘤的范围、肿瘤的长度等进行全面显示。45例纵膈肿瘤患者中,良性纵膈肿瘤有27例,其中包括神经源性肿瘤、胸腺肿瘤、甲状腺肿瘤、畸胎瘤以及气管囊肿肿瘤等。通过多层螺旋CT扫描,其平面图像方位全面,肿瘤轮廓清晰,形态规则,肿瘤跟肺部、心脏以及大血管、胸壁等组织具有缝隙,该缝隙主要由脂肪组成,其能将纵膈内肿瘤分区位置清晰显示;有5例为恶性肿瘤,其肿瘤成像无明确边界和规则形态,肿瘤跟肺部、心脏以及大血管、胸壁等组织黏连,部分灌铸状紧密围绕,彼此间的脂肪缝隙消失;其余13例患者为淋巴瘤,在肺门以及纵膈中出现较多肿块。见表1。
2.2 几种不同成像方式的对比分析
2.2.1 冠状面成像分析
其能够清楚反映肿块的范围及其大小,良性胸腺肿瘤一般为椭圆形或者圆形的软组织,其具有清晰轮廓,且生长呈膨胀性[3]。而恶性胸腺肿瘤通常具有较大的体积,且出现分叶现象以及突破包膜,依附在大血管中往一边或两边生长;胸内的良性甲状腺肿瘤,一般会向患者颈部生长,其肿块为不规则或者圆形,患者的气管受到肿瘤压迫,或者出现移位以及变形。而恶性肿瘤的生长方式为浸润性。在畸胎瘤患者中,可见肿块为不规则或者圆形,并沿一边生长。13例恶性淋巴瘤患者中,可在肺门以及纵膈中显示较多结节,有的结节融合在一起,成为团块形状。神经源性肿瘤的肿块为软组织,圆形或者卵圆形。支气管囊肿的肿块一般具有清晰边缘,且类似圆形,大多位于气管隆起周围。
2.2.2 矢状面成像分析
其可以对纵膈肿瘤跟邻近各个组织器官间的关系,肿瘤的范围,肿瘤的长度等进行全面显示,还能够清晰显示纵膈内肿瘤的分区位置。
2.2.3 旋转位图成像分析
其能够显示纵膈肿瘤跟邻近组织器官间、肿瘤的最大截面等。例如,处于前纵膈的畸胎瘤患者中,肿瘤中出现不规则的脂肪密度以及钙化区域;而甲状腺肿瘤、胸腺肿瘤等恶性肿瘤,其肿块一般为实性密度,肿块较大,其中有坏死的低密度区域。较大的良性肿瘤会推压周围的组织器官,导致其变形,甚至移位,因此,间隙较大。但恶性肿瘤,其肿瘤成像没有明确的边界和规则的形态,肿瘤跟肺部、心脏以及大血管、胸壁等组织黏连在一起,有的灌铸状紧密围绕,彼此间的脂肪缝隙消失,胸壁被破坏或者出现心包积液和胸水。
3 讨论
采用CT轴位扫描以及增强扫描对纵膈肿瘤进行常规诊断,可以在其横断面中获取清晰的图像,以及时发现病变,并根据纵膈中分区情况来对病变部位进行确定,同时结合影像学特点以及各种常见纵膈肿瘤经常分布的位置来进行正确诊断。在本研究中,45例患者诊断情况为:27例良性肿瘤,5例恶性肿瘤以及13例淋巴瘤,准确诊断41例,准确率为91.1%,因此,对于纵膈肿瘤定性诊断及肿瘤来源分析的价值较高。本研究中采用多层螺旋CT的多平面重建技术,获得纵膈肿瘤的轴位、冠状、旋转以及矢位图像。其主要作用如下:其可以增加更多的图像诊断信息,还能够更为全面客观地判断跟肺部、心脏以及大血管、胸壁等组织的相互关系,以及其对周围组织器官的侵犯程度,以更好地选择手术方式以及化疗的方案,为进一步治疗提供良好的依据。
在获取轴位图像信息时,可以利用多平面重建图像,对纵膈肿瘤进行分析,以明确肿瘤的范围以及大小等,更详尽了解其和邻近的脏器组织之间的关系,准确判断其良性或者恶性,以供临床治疗方法的选择。良性的纵膈肿瘤,因为肿瘤跟肺部[4]、心脏以及大血管、胸壁等组织具有一定的缝隙,因此在临床上可以采用手术方法将肿瘤完全切除而治愈。但恶性纵膈肿瘤,其肿瘤成像没有明确的边界和规则的形态,肿瘤跟肺部、心脏以及大血管、胸壁等组织黏连在一起,有的灌铸状紧密围绕,彼此间的脂肪缝隙消失,胸壁被破坏或者出现心包积液和胸水。因此,不能单纯采用手术方法进行完全切除,一般来说,需先通过化疗或者放疗的方法[5],促进肿瘤的缩小及坏死,然后再结合手术方法进行根治。
在纵膈肿瘤诊断中,多层螺旋CT成像及后处理技术的应用具有不可忽视的优势:(1)操作简单,检查时间短,且无创伤;(2)通过多层螺旋CT成像及后处理技术的应用,能够有效避免术中对血管的误伤;(3)通过图像呈现,能够对患处进行直观检查,使医生可以选择正确的操作方法。所以,多层螺旋CT成像及后处理技术作为一种无创性检查诊断方法,在纵膈肿瘤诊断的治疗中,明确诊断十分重要。目前,临床上采用多层螺旋CT成像对纵膈肿瘤进行诊断的研究较少,本研究结果显示,这种方式在纵膈肿瘤临床诊断上价值较高,值得推广应用。
综上所述,采用多层螺旋CT成像手段,能多平面反应图像,帮助医生更好观察纵膈肿瘤的生长情况以及对周围组织的侵犯情况,以更好地选择手术方式以及化疗的方案,促进患者的早日康复,对于纵膈肿瘤诊断来说,采用这种诊断方式具有较多的优势。
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CT高速扫描成像 第6篇
1 资料与方法
1.1 临床资料
2012年1月—2013年8月就诊于本院的临床疑诊主动脉夹层的患者80例, 其中男47例, 女33例。检查前明确无碘对比剂应用禁忌证, 均填写知情同意书。将80例患者分为A组、B组, 每组4 0例。A组女1 1例, 男2 9例, 年龄4 3岁~78岁 (59岁±11岁) 。B组女9例, 男31例, 年龄29岁~79岁 (49岁±16岁) 。两组患者年龄、性别差异无统计学意义 (P<0.05) 。
1.2 检查方法
采用德国西门子公司双源CT (Somatom Definition Flash) 、Medrad双筒高压注射器。对比剂选拜耳公司碘普罗胺 (37g/100mL) 。采用西门子Syngo Via工作站进行图像后处理及分析。扫描范围自双侧颈总动脉至双侧股动脉, 病人取仰卧位, 脚先进入。A组、B组分别采用不同方法进行CT血管成像。A组采用无心电门控大螺距扫描方式 (Flash模式) , B组采用常规螺旋扫描方式。
1.2.1 无心电门控大螺距扫描方式 (Flash模式)
扫描参数为120kV, 参考管电流150mAs, 球管旋转时间0.28s/圈, 准直宽度128mm×0.6mm, 螺距因子3.2, 重建层厚5mm, 层间距5mm, 平均扫描时间 (2.5±0.5) s。对比剂注射方案:A筒为碘对比剂50mL~60mL, B筒为生理盐水50mL, 常规阈值触发法, 感兴趣区检测髂动脉起始部, 阈值100HU。
1.2.2 常规螺旋扫描方式
扫描参数:管电压120kV, 参考管电流150mAs, 螺距1.2, 准直宽度128mm×0.6mm, 重建层厚5mm, 平均扫描时间 (18.5±3.5) s。对比剂注射方案:A筒为碘对比剂80mL~100mL, B筒为生理盐水50mL, 经右侧前臂静脉注入碘对比剂, 注射流率3.5 mL/s。采用自动示踪法, 将感兴趣区设在升主动脉, 阈值100 HU, 当兴趣区浓度达到阈值后5s开始扫描。
1.3 图像评价
由两位有经验的医生独立分析, 评价主动脉CTA影像质量。采用4级评分法:1级, 影像优秀, 冠状动脉窦、主动脉瓣、右冠状动脉无搏动伪影;2级, 影像良好, 以上结构有轻度搏动伪影;3级, 影像尚可, 有中度伪影, 影像质量可接受, 能满足诊断;4级, 有严重搏动伪影或中断。
1.4 有效辐射剂量计算
剂量长度乘积 (dose length product, DLP) 根据公式计算有效射线剂量 (effective dose, ED) 。
1.5 统计学处理
使用SPSS19.0软件进行数据分析。计量资料以均数±标准差 (±s) 表示, 对两组有效射线剂量采用单因素方差分析 (one-way ANOVA) , P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 CT图像对比
A组所有病例主动脉全程未见搏动伪影, 39例病人的冠状动脉窦、主动脉瓣、右冠状动脉主干及主动脉夹层真假腔可清晰显示。A组影像质量评为1级、2级、3级者分别为23例、17例和1例, 无评为4级者。B组所有病例升主动脉及主动脉根部均可见轻度到中度搏动伪影, 冠状动脉窦、主动脉瓣及左右冠状动脉模糊, 多数判断破口位置受限。B组影像质量评为3级、4级者分别为14例和26例, 无评为1级、2级者。
2.2 有效辐射剂量对比
A组、B组平均有效辐射剂量分别为 (7.7±0.4) mSv、 (12.4±2.5) mSv, B组高于A组, 差异有统计学意义 (P<0.05) 。
2.3 对比剂总剂量对比
A组、B组平均对比剂总剂量分别为 (56±5) mL、 (78±6) mL, B组高于A组, 差异有统计学意义 (P<0.05) 。
3 讨论
主动脉夹层临床症状危急, 死亡率较高, 应在最短的时间内完成影像学检查, 迅速做出准确诊断及分型, 对指导临床选择手术时机、确定治疗方案和手术方式、判断预后非常重要[4]。本研究中Flash模式扫描组单次主动脉大范围扫描的平均扫描时间为 (2.5±0.5) s, 平均有效辐射剂量 (7.7±0.4) mSv, 影像质量可评定为1级~2级的达100%。扫描后数据传到工作站, 通过多平面重组 (MPR) 、曲面重组 (CPR) 、容积再现 (VR) 等多种后处理技术进行重组, 可多方位显示病变, 了解主动脉夹层的范围、撕裂内膜片形态、主动脉瓣及主要血管分支等受累情况, 这对于全面了解主动脉夹层的情况, 帮助临床判断预后及制订治疗方案是非常重要的[5]。由于此方案扫描速度极快 (<3s) , 可有效减少呼吸运动对影像质量的影响, 对难以配合屏气的危急重症患者, 其优势非常突出。Flash大螺距螺旋扫描方案是双源CT应用以来一种超快速扫描方案, 适用于冠状动脉CT血管成像、肺动脉成像等, 影像质量较高, 也被应用于主动脉大范围扫描, 通过多种后处理技术的影像重组可显示病变, 对主动脉夹层破口的术前评价准确[6]。本组40例, 可评定为1级~2级的达100%。影像质量上, 无心电门控常规螺旋扫描方案远远不及Flash扫描方案, 本研究中B组所有病例几乎都有血管搏动伪影, 无法清晰显示主动脉窦、主动脉瓣及左右冠状动脉主干。该方案仅适合于不具备大螺距扫描设备的医院选择使用。
对于主动脉夹层大范围扫描, 应首选Flash大螺距扫描方案。因其能充分利用双源螺旋CT机大螺距的优势, 能在保证影像质量的前提下, 实现低辐射剂量扫描, 并可以通过各种重建方式显示主动脉窦、主动脉瓣及左右冠状动脉主干是否累及, 有助于确定治疗方案和判断预后。
参考文献
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[2]王巍巍, 张畔, 王峪.急性主动脉夹层的早期诊断策略[J].中国急救医学, 2013, 33 (1) :53-56.
[3]赵磊, 刘挨师.双源CT前瞻性心电门控大螺距螺旋扫描冠状动脉成像研究进展[J].临床放射学杂志, 2011 (10) :1557-1559.
[4]林少帆, 林顺发.主动脉夹层的影像学诊断进展[J].医学综述, 2009, 15 (23) :3643-3645.
[5]张波, 田为中, 窦小锋.双源CT大螺距扫描模式血管成像对主动脉病变的诊断价值[J].中华临床医师杂志 (电子版) , 2012 (17) :5115-5117.
CT高速扫描成像 第7篇
1 资料与方法
1.1 一般资料
收集2013年8月-2014年7月来本院行上腹部增强CT检查的患者。按以下纳入和排除标准进行筛选, 纳入标准:临床诊断明确的上腹部疾病患者, 性别不限, 年龄<85岁, 生命体征平稳, 能耐受CT灌注扫描。排除标准:碘过敏患者;年龄>85岁;合并有心血管、肝、肾、造血系统等严重原发病者。共有87例患者纳入分析, 其中男52例, 女35例, 年龄21~83岁, 平均31.6岁。
1.2 扫描方法
所有患者均采用Philips Briliance i CT进行检查, 对其中30例增加上腹部灌注扫描, 扫描前肘静脉内放置22号留置针管, 依次经高压注射器静脉注射非离子型对比剂 (优维显370, 70~90 m L, 注射流率为6.0 m L/s) 及生理盐水 (30 m L, 注射流率为6.0 m L/s) 。扫描过程中利用腹部固定带对胸腹部进行固定, 并对受试者进行呼吸、屏气训练。注射造影剂后延迟5 s进行动态扫描, 扫描参数为:100 k V, 100 m As, 球管旋转时间0.5 s, 曝光1次;12~30 s动脉期间隔扫描, 间隔2.5 s, 120 k V, 150 m As, 0.5 s/r, 曝光7次;30~45 s门静脉期间隔扫描, 间隔3 s, 120 k V, 150 m As, 0.5 s/r, 曝光5次;45~65 s静脉期及平衡期间隔扫描, 间隔3 s, 扫描参数100 k V, 100 m As, 0.5 s/r, 曝光5次。以上述扫描方式得到的原始数据按照时间顺序重组出18组容积图, 按照第一肝门层面门静脉主干与同层肝实质的CT差值达到90 HU以上作为门静脉期的开始与结束的标准, 统计30例门静脉期起始与结束的曝光时间点;以两者差值达到最大为门静脉最佳曝光时间点, 统计能够使最多病例得到最佳显影效果的时间区间。以此结果, 对其余57例设定曝光区间: (1) 0 s进行一次上腹部平扫; (2) 25~40 s, 进行门静脉期间隔扫描, 间隔5 s, 扫描参数为:100 k V, 100 m As, 0.5 s/r, 曝光4次, 层厚0.5 mm, 覆盖范围约肝顶部至双侧肾门平面。
1.3 图像处理
1.3.1 重组常规平扫、增强横断图像
根据需要重组各期冠状位图像及曲面图像, 将动态容积原始数据按照时间顺序重组出五组图像, 选择第1组容积数据在MPR中重组上腹部平扫横断图像, 层厚5 mm, 间距5 mm;在四组门脉期容积数据组中选择门静脉主干显示最清晰的一组图像重组门脉期横断图像, 并根据需要在MPR中重组冠状图像。
1.3.2 上腹部门脉成像, 重组MIP、门脉系统CTV
对所有受试者的门静脉期最佳时相点下的灌注容积数据进行门脉系统CTV重建, 并将容积数据传至后处理工作站重组。
1.3.3 从四组门静脉期图像中选取最佳时相进行门脉系统CTV图像重组
测量门静脉、肝脏CT值, 并计算CT差值, 评估门静脉成像质量。并分析门静脉最佳时间点的分布与受试者心率、体重及身高之间的相关性。根据资料完整性, 对其中60例进行心率与其相应门静脉最佳时间点的相关性分析:将60例按心率分为四组, 分别为<70次/min组;70~80次/min组;80~90次/min组;>90次/min组。根据资料完整性, 将其中52例BMI值 (身体质量指数) 纳入统计分析, 进行BMI值与其相应门静脉最佳时间点的相关性分析:将52例按BMI值分为四组, 分别为体重过轻组 (BMI<20 kg/m2) ;体重适中组 (BMI 20~24 kg/m2) ;体重过重组 (BMI>24 kg/m2) 。
1.4 评价方法
血管强化程度比较:分别于第一肝门层面测量门静脉主干与同层肝实质的CT值及两者差值, 以两者差值达到最大的曝光点作为门静脉最佳时相点;图像质量比较:将四组门静脉容积数据进行图像三维重建处理。
1.5 统计学处理
采用SPSS 13.0统计学软件对数据进行分析, 计量资料以 (±s) 表示, 多组均数差异的比较采用单因素方差分析, 均数间多重比较用LSD-t法, 同时采用相关性分析, 以P<0.05表示差异有统计学意义。
2 结果
2.1 门静脉最佳时间点分布分析
87例中7例门静脉显示不良, 其中4例因门静脉栓子所致, 3例原因不明;5例在设定时间区间内未达到显影标准;75例患者获取良好的平扫、门脉CTV以及全上腹部灌注图像, 94.3%的患者得到优良的门静脉CTV图像。门脉最佳成像时间点主要分布于30.0~35.0 s之间, 其中曝光时间点为25 s的患者13例, 30 s 21例, 35 s 29例, 40 s12例。门静脉期肝脏CT差值 (158.5±42.0) 。具体图像见图1。
2.2 门静脉最佳时间点与心率相关性分析
对60例患者行门静脉最佳时相成像, 门脉最佳时间点的分布与患者心率分布呈相关性 (P<0.05) ;不同心率段门静脉最佳时间比较差异有统计学意义 (F=3.503, P=0.021) ;且经组间多重比较, <70次/min组与>90次/min组的门静脉最佳时间点具有显著差异 (P<0.05) , 见表2。
2.3 门静脉最佳时间点与BMI相关性分析
门静脉最佳时间点与患者身高、体重分布无相关性 (P>0.05) ;三组间门静脉最佳时间点比较差异无统计学意义 (F=1.318, P=0.277) , 见表3。
3 讨论
3.1 门静脉成像时间的选择
肝血管的显影受多种因素的影响, 包括对比剂的剂量、浓度、注射速度、扫描需要时间, 几者之间互相关联[1]。为使靶血管得到最佳的显示, 理想的状态是其内对比剂浓度达到峰值并能维持一定的平台期时扫描。按照血流动力学的原理, 对比剂剂量越大, 浓度越高, 注射速度越快, 血管内对比剂浓度峰值越高, 达峰值时间越早[2,3]。但在实际工作中, 对比剂的浓度、速度和剂量都可以相对固定, 在此种情况下, 起主要作用的因素为扫描时间。这使得在多层螺旋CT, 尤其是64层CT应用以来, 肝脏血管成像的延迟时间选择越来越成为一个难点, 而且与动脉相比, 影响门静脉强化程度及时间的影响因素更多。在心功能、循环系统的个体差异的影响下, 每个受试者的门静脉成像时间点都不同, 存在较大个体差异, 本研究就发现受试者的门静脉最佳时间点的分布与心率呈相关性 (表2) , 而与BMI值无相关性 (表3) , 这在实际操作中也具有参考价值。
另外, 有研究表明, 受试者的年龄也与门静脉最佳时间点分布相关[2,4,5]。关于肝脏门静脉成像时间的选择上, 以往经验法推荐的门静脉延迟时间为55~60s (3 m L/s) [6];除外经验延迟法, 目前较客观的扫描优化方式主要有两种:小剂量预注射法 (Test Bolus) 、智能同层触发技术 (Smart Prep) 。小剂量预注射法 (Test Bolus) 的相关研究认为64层CT注射对比剂后32~40 s为最佳启动扫描时间[4, 7-8]。另有学者采用与本研究类似方法得出的结论为, 64层CT建议门静脉扫描时间为35 s[9]。颜岩等[10]采用智能同层触发技术, 认为16层CT设定门脉期扫描延时60~70 s为最佳注射扫描方案。
本研究受试者中门脉最佳成像时间点主要分布于30.0~35.0 s之间 (表1) ;可以看出前两者所得出结论与本研究相似, 而以往经验值以及以16排CT得出的结论与本研究差距较大, 这一变化柳澄[11]认为是扫描速度快于血流速度所造成的。因此在256层CT应用于临床后, 如何利用其高时间分辨率来进行门静脉成像的优化, 亟待探究。另一方面所采取的方法也存在一定影响。如经验法, 随意性较大, 且是基于以往CT层数较少的情况下所得出的粗略结论, 很难准确抓住门静脉期成像的最佳时间点, 已不能满足诊断需要。而小剂量预注射法 (Test Bolus) , 其最能体现个体化扫描, 但该方法同时也存在增加扫描时间和辐射剂量以及带来无价值的诊断图像的缺陷。而智能追踪触发技术 (Smart Prep) , 由于受到HZ的呼吸等因素影响, 感兴趣区的设定容易造成失败以致造成扫描的失败[12,13]。域值的设定也存在一定的随意性 (阈值一般设为同层腹主动脉200~300 HU之间, 预扫描时间 (10~15 s) , 较长时间的预扫描给被检者较大的辐射损伤, 目前该技术多用在血管成像的动脉期单时相的智能追踪上, 门脉期仅能凭经验延迟扫描。
3.2 256层CT图像后处理优势
256层螺旋CT全上腹部动态CTA、CTV成像, 与血管DSA相比, 其具有无创性, 且简单易行, 除了能在VRT中动态观察血管病变, 并能根据需要在MIP中进行薄层重组, 多层面、任意斜面、曲面、多方位重组、动态观察, 这是在血管造影DSA中难以实现的[14,15]。重组中对于显示上腹部正常及异常血管形态, 评价血管病变、阻塞位置、肿瘤血管关系等具有很高价值, 而常规4期增强扫描CTA图像仅仅能够显示血管形态学改变, 不能提供血流动态信息。其获得的以时间为序列的上腹部动态4D CTA图像可以观察血管形态, 同时显示从动脉至静脉血流情况, 尤其有利于观察动-静脉瘘及血管畸形, 能清楚显示血管由动脉至静脉的显影全过程, 同时结合异常灌注更能准确分析病灶血供特点及定性分析[7,8,16]。本研究对四组门静脉容积数据进行MIP及VRT图像重组, 进行多方位的图像质量比较, 发现所设定的时间点内可以得到较理想的CTV图像 (图1) , 在35 s的时间点的肝内门静脉显示清晰, 血管轮廓清晰锐利。
3.3 256层螺旋CT在门静脉成像中的不足
(1) 本研究前30例患者由于采用灌注方式扫描, 多时间点连续曝光, 虽然球管旋转时间极短, 但仍然使整个检查过程辐射剂量有所增加, 故需谨慎选择该检查方式。该检查方式有待进一步优化, 本研究旨在于此, 在保证灌注分析的前提下进一步减少曝光时间;还可在保证血管成像的前提下, 各时间点采用不同k V、m As设定, 减少曝光剂量。 (2) 原始数据量大, 后处理工作繁重。
