第一部分 影像技术在危急重症中的新进展
第一章 超高端螺旋CT新技术在危急重症中的应用
危急重症患者是指患者的病情发病急骤、危重，变化迅速，稍有不慎常造成不可弥补的后果，因此要求医生必须能够在短期内做出正确的判断，并确定治疗措施。随着医学影像技术的发展，影像学在危急重症病因的诊断、鉴别诊断、病情动态观察及预后随访过程中发挥着越来越重要的作用。计算机体层成像（computed tomography，CT）技术不断发展，由于其成像速度快、密度分辨率高、组织结构影像无重叠、可行多种图像后处理等优势，现在已成为临床危急重症患者不可或缺的检查手段。近年来飞速发展的超高端螺旋CT在提高图像质量、提升扫描速度、降低辐射剂量、优化图像后处理方面有了巨大突破，已被公认为急诊检查的首选影像学检查手段。
一、超高端螺旋CT简介
超高端螺旋CT是一部在硬件及软件配置上均具备*先进、*高端技术的CT机。超高端CT时代的到来，为临床疾病诊断和治疗提供了质量越来越高的图像。不仅开拓了新的临床应用范围，而且也推动了现代医学的发展，是CT发展史上的又一座里程碑。
（一）超高端螺旋CT核心技术特点
1. 探测器技术
探测器是CT*核心的部件，好比CT的眼睛，决定着图像的质量。
西门子SOMATOM Definition系统是全球首台双源计算机断层成像系统，它改变了目前常规使用的1个X线源和1套探测器的CT系统。在成熟的SOMATOM Sensation 64技术和Straton零兆球管的基础上，机架内一体化整合了2个X线源和2套探测器来采集CT图像（两个探测器呈90°，分别对应1个球管）。该系统具有78cm的大机架孔径和成像视野，以及200cm的扫描范围，通过数字精控摇篮床技术，使扫描床往返连续运动，时间分辨率达到83毫秒，可不受患者体型或身体状况限制，对患者实施*恰当的扫描，拓展了临床应用的范围。
飞利浦的Brilliance iCT彻底摒弃了传统技术，以平衡发展的设计理念实现了机架、驱动、球管、探测器等全部重要结构的整体跨越。其采用8cm超宽NanoPanel三维球面探测器设计，通过纳米高集成探测器技术将传统CT探测器组件高度集成于一个模块，每块NanoPanel都相当于256个传统CT的探测器单元。由于采用了球面排列，在探测器Z轴上的每个探测器模块均垂直于球管光源。这种设计使NanoPanel成为唯一一种可以使用三维滤线器来同时过滤X、Y、Z三轴的X线散射线的探测器，首次从硬件上消除散射线伪影，不仅改善了图像清晰度，更显著降低了为克服以往清晰度降低所额外付出的射线剂量。
东芝公司的Aquilion One 320排CT是一款动态容积CT，具有0.5mm探测器，其采用动态容积扫描模式，一圈扫描覆盖160mm的范围，可以完成全身各个脏器各向同性和各时同性的扫描和成像，把CT模式从“拍照”变为“高清摄像”，成就了CT的功能成像，实现了CT从常规形态学检查到功能性成像的飞跃。其独有的coneXact锥形束重建算法突破大范围成像的瓶颈，保证了成像质量。
GE公司的宝石能谱CT采用宝石作为探测器材料，据了解是在宝石中加入稀土元素，达到宝石的分子结构，故称为“宝石”CT（Discovery HD 750型）。宝石透气性好、纯度高，稳定性比传统的稀土陶瓷探测器和钨酸镉探测器高出20倍，再加上无缝切割技术，可以保证更好的图像质量和更低的辐射剂量。此外，通过引入能谱栅成像的新技术，把CT推向了前所未有的五维空间（X轴、Y轴、Z轴、时间和能量）成像。其不但能够分析人体组织的化学组成，而且能够使用能谱栅成像观察和分析解剖病理信息。资料显示，其密度分辨率达到类磁共振软组织成像，空间分辨率可达1mm冠状动脉，临床常规扫描能显示支气管的5～7级分支，清晰显示毫米级血管。
2. 低剂量控制
辐射剂量一直是制约CT发展的主要因素之一，也越来越受到人们的关注。四大高端CT生产商都很重视低剂量控制技术。
西门子双源CT由于使用两套影像系统同时工作，不需要进行多扇区采集，机架只需要旋转90°就可以采集到高质量的心脏图像。另外，可根据心率的快慢自动选择*快的扫描速度，通过实时的适应性心电图（ECG）脉冲剂量调控技术以减少心脏图像采集时的高剂量曝光，它的心脏图像采集剂量可减少一半以上。
飞利浦Brilliance iCT采用大面积探测器在心脏成像方面以非螺旋扫描取代螺旋扫描，从而消除螺旋扫描的重叠覆盖，在得到优质图像的前提下整个心脏成像的辐射剂量减少80%以上，降低至2～3mSv。成人冠状动脉扫描在1～2mSv（BMI＜28kg/m2时，Step&shoot模式下），肺部扫描低至0.34mSv，婴幼儿心脏扫描均在1mSv以下。
东芝公司的Aquilion One 320排CT的剂量调节模式可以使心脏扫描只在默认的期相使用常规剂量，而其他大多数时间的扫描剂量只有常规的20%。另外，东芝*新开发的婴幼儿安全扫描模式软件包可自动根据婴幼儿的年龄、体积大小、体型等因素调整每次扫描的剂量以获取*佳的图像质量，与螺旋扫描相比，在相同噪声水平下降低了30%以上的扫描剂量。
GE公司的宝石能谱CT采用宝石作为探测器材料，可使管球瞬间变化发射能量，能够扫描出常规CT不能发现的细小病灶，心脏检查的辐射剂量*低可至0.62mSv。
3. 后处理技术
西门子双源CT综合应用多种后处理技术，其中心脏“一站式”的后处理技术仅需一个程序就可以对冠状动脉、心肌瓣膜进行多种重组和分析，从而对心脏进行全面的形态学与功能学诊断。
飞利浦Brilliance iCT与Brilliance诊断工作站和太空站口服务器兼容，配有4核处理器，并采用独有的激光滑环数据传输系统，可瞬间完成超大数据量的传递，其每秒传输的数据量是传统技术的5倍。Rapidview重建单元进一步提高了重建速度。
东芝公司的Aquilion One 320排CT采用双处理控制台，副台在进行图像后处理或者照相时，不会影响主台扫描患者。而且使用东芝全球战略合作伙伴Vital公司开发的全新版本的工作站DV数据重建，在一些非心脏检查部位DV数据处理速度比64排CT更快，对心血管的处理速度快且效果好，但在选件种类上不如GE公司的宝石能谱CT全面。
GE公司的宝石能谱CT在后处理技术上表现了强大的优势。它是目前唯一能够精确观察冠状动脉狭窄程度与3mm以下支架腔内结构的CT设备。其采样率高达7131Hz，冠状动脉周围的钙化与支架的伪影问题得到彻底解决，显著提高了诊断的成功率。
4. 先进的临床应用软件
超高端螺旋CT计算机系统一般由四部分组成，即重建计算机、主操作台、并行操作台和高级影像后处理工作站。重建计算机进行CT数据的预处理及重建；主操作台计划并进行扫描，包括CT图像的处理和管理以及图像后处理；并行操作台进行特殊图像的处理，如实时多平面重建（MPR）、3D、CT血管成像（CTA）等。工作流程的程序及处理中通过前瞻性和（或）回顾性重建可自由选择厚度；0.5～10.0mm层厚任意选择。螺旋扫描同步实时无失真图像显示，可形成以下程序处理。
（1）CT电影：在图像序列显示大量图像时，可以用鼠标控制交互式操作或自动显示，形成CT电影，*大图像显示速率＞10幅/秒，以便大量图像的预览。
（2）2D后处理：①图像放大和复原；②图像处理，包括平均值、图像灰阶反转、镜像显示以及数字减影；③图像滤过功能，包括颅后窝优化去伪影（PFO）、低对比强化（LCE）显示、高对比强化（HCE）显示、高级平滑重建算法（ASA）。
（3）三维后处理
1）三维容积重建：①遮盖容积重建（SVR）；②密度容积重建（IVR）；③*大密度投影（MIP）（图1-1-0-1）；④*小密度投影（Min-IP）；⑤X线模拟投影；⑥透明化X线模拟投影。
2）三维表面重建（SSD）：应用表面不同密度对软组织、骨骼和增强血管进行三维重建，可清楚显示颅内、骨盆、髋关节等复杂组织，有助于制订外科手术治疗计划。
图1-1-0-1 主动脉支架植入术后CTA检查
冠状面（A）及矢状面（B）厚层MIP重建图像显示支架形态及主动脉管腔情况
（4）二维后处理
1）实时多平面重建（MPR）：可进行冠状面、矢状面、斜位或双斜位及任意面（曲线设定）的实时重建，也可以使图像透视透明。
2）曲面重建（CPR）：是MPR的一种特殊方式，适用于展示人体曲面结构的器官（如颌面部、骶骨、走行纡曲的血管、支气管和胰腺等）的全貌。
3）计算机容积重建（CVR）：是MPR的另一种特殊方式，通过适当地增加冠状面、矢状面、横断面和斜面图像的层厚，以求能够较完整地显示与该平面平行走向的组织和器官的结构形态，如血管、支气管等。
（5）CT血管造影软件：将螺旋数据的图像进行重建，使用*大密度投影，采用旋转显示方式获得三维效果，用于显示和诊断动脉瘤，血管板块、血管狭窄、血管变异及血管起始状态。
（6）高级三维容积漫游（VRT）：基于3D浏览软件基础上的高级容积漫游软件包括容积漫游透明和高级图像编辑功能，可以从不同的参考面观看三维物体的内部信息和透明容积成像效果。对不同物体容积的光线明暗度、透明效果、折射特性进行分析，*后图像效果的密度和色彩可以储存记录。能够同步处理4种组织的色彩、明暗度及透明效果。可以在随机图像库中预先设置需要的VRT成像参数。
（7）对比剂自动追踪软件（CARE Bolus）：是一种对比剂自动增强触发技术，在目标解剖部位流过的对比剂，其平坦的峰值阶段*宜被利用，操作者确定一个用于触发扫描的CT阈值，在选定的感兴趣区内监测对比剂的增强效果，当增强达到预定的阈值时，立即触发扫描。
（8）灌注软件：一般分为头颅灌注软件包及体部灌注软件包。CT灌注软件是快速注射高浓度碘对比剂后，对组织器官（如头颅、肝脏、肾脏及心脏等）的动态扫描数据进行量化分析的软件，显示组织功能成像和快速组织灌注评价，主要应用于急性缺血及肿瘤病变的诊断及鉴别诊断。
（9）高级自动去骨（auto-bone software）：将容积扫描数据通过3D后处理，选择对应预设定组织部位进行数据分析，计算机对骨骼组织准确测量并自动重建出去掉骨骼的3D图像，同时可以进行储存、交互结合等图像处理（图1-1-0-2）。
图1-1-0-2 应用了一键去骨软件，可更直观地显示主动脉全貌
（10）去金属伪影软件：用软件对含有金属伪影图像数据进行自动量化分析（图1-1-0-3、图1-1-0-4），优化组织成像效果，生成无金属伪影组织结构图像数据，可再进行其他后处理重建。
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