帕米尔1 曹厚德2
1 上海复旦大学附属儿科医院放射科（上海 200032）
2 上海静安区中心医院放射科（上海 200040）
【提 要］目前CT机的发展热点是多层螺旋技术 即X线管旋转一圈可获得多个层面的图像。本文就多层CI一机的探测器类型。主要扫描参数、优越性和局限性以及临床应用的拓展作了介绍。
【关 键 词】多层面CI－tlt 探测器 扫描参数 临床应用
    The Advances of the MutiSlice CT Scanner and its Clinical Applications[Abstract］In current days，the hot topic ofCT development is the muulti－slice spiral technology namely，the x－raytubes rotatinga cycle can get slice images of the human body This paper is to present you the types of detectors in the mutLsliceCT system，its main scanning parameters，its advantages，limitations and clinical applications[Keywords] multi－sllceCTsystem；detector，scanningParameter，cllnlcalaPPllcatlon
1 发展简史
    1985年，CT机扫描采用滑环技术来实现旋转部分和静止部分的馈电及信号传递。1988年，在滑环技术日益完善和成熟的基础上，研发成功螺旋C－r机，使数据采集的速度和对比剂的利用率得以大幅度提高。一次屏息周期内可进行很大范围的容积扫描，减少了运动伪影，使多平面重建的图像质量得到改善，三维图像重建成为可能。由于采集数据速度加快，大大提高单位时间内的病人检查效率。1992年，推出了双层探测器的 CT机。两排探测器被设计成弧形，不论是轴向扫描或螺旋扫描，均可进行一次同时2层图像的数据采集，因此其扫描覆盖范围是单层探测器的2倍，同时提高了图像质量。双层探测器 CT机是多层探测器 CT机的先驱。1998年同时进行4层图像采集的多层CT机问世，其数据采集率是单层探测器C－r机的4倍。此外，还有每秒进行2圈扫描的多层CI一机什b多数单层螺旋CT机扫描速度快1倍），因此，这类CT机的扫描速度是大多数单层螺旋CT机的8倍。2000年，一次采集8层图像的CT机诞生，与4层采集相比，减少X线管损耗将近一半，同层厚时的扫描速度及检测效率可提高1倍，义线剂量可减少一半。已可用于心脏、大血管等动态器官的检查。
    2001年推出了16层采集的CT机，最薄的采集厚层为0．5mm，实现了真正的各向同性体素采集，全周扫描采集时间为0.5s，对心脏等动态器官全部可以实现一次屏息采集。

2 多层CT机的优越性和局限性
2．1优越性
    就扫描性能而言，4层探测器的CT机较常规机优越4~8倍。多层CT机解决了常规螺旋CT机扫描范围与层面准直之间的矛盾关系，从而消除了常规螺旋CT机最为严重的弱点之一。在临床应用中，多层CT机的主要优越性如下：
（1）缩短扫描时间：①减少运动性伪影，这对儿童、创伤病人、急症重危病人的检查十分有利；②提高实质性脏器的扫描效果，使动态增强扫描的分期更为明确；有助于调整对比剂用量、浓度及注射速度。
（2）增加扫描范围：可进行主动脉与周围动脉、胸一腹主动脉、颈动脉自主动脉到大脑内循环等的血管成像检查（CTA）。
（3）减少扫描层厚：可进行近似各向同性成像。如任意平面成像、多层面重建及三维显示等。
2．2局限性
    多层CT机的主要不利因素为明显增加了C T检查的数据负荷量，特别在选择进行近似各向同性成像时更甚。例如一次长度为60cm的胸腹部扫描，采用4xl mm准直，扫描时间 50s，可产生 500－800帧图像。主动脉及外周动脉一次 CTA扫描可产生 1000帧以上图像。但是，也必须说明：只有要求得到高质量薄层图像时才有必要增加病人所接受的辐射线量。除此以外，多层CT机所需的辐射量均低于常规CT机，或与螺距为2的CT机近似。
3.探测器的类型（见图1(a)(b)(c)）
    现今，多层CT机可同时获取2、4或8个层面的图像。但是除双排探测器系统外，所有多层CT机均拥有4排以上的探测器以实现一种以上的准直设定（通过选择适当的准直并结合邻近数排探测器的信号来完成）。探测器阵列的类型有两种：
3．1平行排列探测器
    由数排相等厚度、平行排列的探测器组成阵列。
3．2非对称阵列探测器由数排不同厚度的探测器组成阵列。
上述两种类型的扫描装置虽各有其优缺点，但至今尚未见到从本质上超越这两种方式的机型问世。非对称性探测器排列方式在阵列中央采用数排较小的探测器而在外周则采用数排较大的探测器。这种混合型
阵列方式应用于所有 16层 CT机中。
4.成像系统的性能
    多层CT机成像系统的性能与探测排数W）成比例，并随X线管旋转时间（RT）的缩短而提高。这个概念同样适用于普通螺旋CT机及多层螺旋CT机。不同类型CT机的相对性能及有关扫描参 数见表1。随着成像系统性能的不断提高，扫描速度越来越快，层面准直越来越薄。拥有丈层探测器的多层CT机已能进行层厚＜1．5 mm胸部或腹部的近似各向同性成像，但扫描时间范围与常规螺旋CT机相近。只有采用 8层及 16层 CT机才能真正缩短扫描时间，即使在近似各向同性扫描时也能做到。
5.主要扫描参数
    与常规螺旋CT机相同，多层螺旋C丁机的主要扫描参数为：①层面准直（SC）② X线管每次旋转的进
床距离（TF）；③螺距（P）。除重建增量（RI）外，重建参数中最为重要的是重建图像的有效层厚（层面宽度 SW）。其它参数除特殊情况外，不会发生改变。加上有效探测器排数（N），扫描参数的表达为：       N * SC/TF     重建参数则可表达为：       SW/RI
值得一提的是；目前多层CT机的螺距系数存在着两种不同的定义。主要取决于选择单一层面准直SC或探测器陈列总准直（N * SC）作为参照。习惯上用P不加星号表示大多数物理学家认可的“正式”定义。P加星号产对则表示大多数制造厂商用于产品选用的定义。 P=TF/（N * SC）    P＊＝TF/SC．单层螺旋 CT机的螺距 P可增大到 2，不会受到探测器排数的影响。拥有 4层有效探测器的多层CT机相应P＊＝8，16层CT机则相应P＊=32。只要有效层面SW大于或等于SC，就能单独选择SW而不受SC的影响。有效层厚的选择取决于该CT机多层面原始数据内插计算法p轴滤过）的类型。Z轴滤过可以类似螺旋 CT180oLI与360oLI的算法为基础，但由于 4层探测器的螺距 P＊可从 1到 8不等，这些算法的效果表现在有效层厚增加及噪声的降低上。在8层和 16层 CT机中锥形射线束效应变得更加显著，需要对原始数据内插及重建采用新的算法。现在有许多新技术（如：锥形射线束内插等）被应用，确定真正三维背投影范围来对每个Z轴位置作斜面重建，然后通过内插形成真正的三维数据容积。
    使用GE CT机，医生可根据临床需要首先选择层面宽度SW，与单层螺旋CT相仿，但不连续间隔多数是最小探测器准直（即 1．25mm、2．5mm、3.75mm、5mm、7．5mm及 10mm）。接着必须决定采用 4 x1．25mm进行扫描还是更厚一些的准直。多层面重建时，必须以后采用较薄的层面进行第二次重建。因此，如果扫描时也选用薄层，图像质量可达到最佳。其它CT机则要求首先选择扫描参数，然后决定一组适合临床需要的重建参数如非必需可仅选择一个）。重建层面宽度 SW可任意改变（通常间隔 lmm），唯一的先决条件是要大于所选择的层面准直SC。在大多数临床应用中，重建层面宽度SW的设置与单层螺旋CT机中采用的数值相似。如在胸部及腹部扫描时，5－7．5smm高分辨率CT机中，层面宽度1．5－2mm足以满足大多数的常规需求，肺及骨骼能获得良好的效果。
    如果要求获得除原始横断面以外成像平面的图像，则必需采用薄层重叠横断面数据组进行多层面重建。对于这“二级原始数据组”必须选择较薄的层面宽度SW及约为50％SW的重建增量用。采用小视野（FOV），RI无需小于像素大小卜FOV1512）。为了获得最佳信噪比，层面宽度应选择宽度大约较层面准直SC宽25－30％（即 SW二125mm，准直为4 x 4mm）。M级原始数据用于重建任意方向的平面图像（含横断面），连续平面的厚度取决于噪声水平和临床诊断需要。
6. 临床应用的主要拓展
6．1由于心脏是一个快速运动的器官，对心脏和冠状动脉病变的诊断普通螺旋CT机无优势可言。现今，多层的螺旋CT机和电子束CT机已成为心脏和冠状动脉检查的有效方法。但我国的冠状动脉钙化积分标准至今未完善地建立，冠状动脉显示效果尚难以完全达到临床诊断的要求。较高的假阳性结果也很难获得临床信任。许多心脏内科专家至今仍将传统的心血管造影作为诊断。心血管疾患的金标准。应用 16层 CT机有助于提高CT对心脏疾患的诊断价值。临床实践证实，尚未完全钙化的粥样硬化软斑块是十分危险的因素。
目前，多层面螺旋CI一机经重组处理是显示冠状动脉软斑块的唯一方法。8层，16层CT已可分辨0．16mm大小的软斑块。此外，由于时间分辨力的提高，多层螺旋CT机还可动态显示人工。已脏瓣膜的开、闭及其功能状况。去年已经市售的多层螺旋c丁机的心脏功能性检查方法——心肌灌注与心肌应力性的灌注、心肌血流贮备测定等均有进一步的发展，心肌灌注的检测水平已经接近心肌的MR灌注成像。此外，下一步将实现解剖学的及相位的心脏影像重组可行自动的批量的多相位重组；4D资料的ZD刘览；自动轮廓描记；电影显示；容量／射血分数显示；室壁运动与厚度显示；牛眼曲线（Buls eye Plot）显示功能等。
6．2 CI一血管成像。CTA的功能可实现血管内血流容积测量：对于血管内支架置人前、后的检查可实现二维与三维分析，后者更能真实地显示血管内腔及支架置人后的形态学信息。肢体大范围的血管显示，特别是末梢的细微血管显示已是C－rA的一个越来越显出优势的无创性检查。CT脑动脉CTA可有效地缩短扫描时间，加上Smart PreP小剂量对比剂跟踪触发扫描后，可获得最佳的扫描起始时间，其CTA图像能够更清楚地显示颅底动脉环和大脑前、中、后动脉及部分细小分支，较普通螺旋CTA显示的血管分支更多、更细小，可更少地受静脉显影的干扰。
6．3应用薄层高分辨率的重建方式，16层螺旋 CT机可使每一病例都可获得肺的高分辨CT图像，对于肺间质性病变和微小结节病变的定性诊断极为有效，可提高微小病灶的检出率。此外，还可惜助于肺结节分析软件（ALA），对肺小结节忧其在smm以下的结节）进行随访和倍增分析，为早期肺癌的筛查和诊断提供一种新的方法。16层螺旋CT机全肺扫描获得的薄层容积数可使每位受检者得到仿真支气管镜检查。
6．4用于健康检查方面。由于胸部正位摄影时有20％－25％的肺野与肋骨等重叠，侧位摄影时有 15％－20％的肺野被遮蔽。所以长期被视为唯一可行的肺癌放射学普查方法，实际上是有其盲区的。传统c丁机由于辐射损害的关系，未能用作肺癌普查，而多层CT机（4层、16层）由于可以实现低剂量扫描，为肺癌普查创造了条件。国内外学者的研究证实，可用20mA－30mA的曝射量，得到与传统CT机高mA扫描相同质量的诊断信息。此外，还可根据需要进行横断面、冠状面、矢状面及其它的薄层重建。多轴向的观察可消除平片检查的盲区。低剂量螺旋CT机检查从早期发现及防止漏诊的总体效果来看，是符合卫生经济学原则的，所以一些发达国家均将其列人医疗保险认可的项目。与此同理，多层CT机的低剂量普查也应用到结肠癌的普查筛选中。
7. 结束语
    螺旋 CT机在 10多年时间中从单层、双层发展到4层、8层及16层。许多资深专家认为，从深层次而言是一种设计理念的重大转变，也即要获得薄层的CT图像，单层螺旋CT机是通过改变准直器的宽度来实现的；而多层螺旋CT机则是通过改变探测器的排列而获得。由于这一根本性的转变，导致c了检查发生了深刻的变化，至少体现在以下方面①薄层的CT图像不再是通过改变扫描层厚而是通过改变重建厚度获得，这样就大大减少了同样扫描覆盖范围的病人接受的幅射剂量，从节约卫生资源角度而言，减少了X线管的曝射，延长了X线管的使用寿命；②相同的扫描时间内可获得数倍的薄层轴位扫描图像，为进一步进行后处理三维重建等提供了更佳的基础条地③由于提高了时间分辨率，使得运动的器官可更好地显示，特别是可更好地实现冠状动脉CT成像；④扫描覆盖范围的增加使得脊髓及四肢血管CT机血管成像成为可能。