醫用CT的原理與檢測

醫用CT的原理與檢測

中國計量科學研究院電離輻射處  田中青

發布時間：2008-5-16

　　X射線CT的英文是“X-ray Computerized Tomography Scanner”，譯成中文全稱應當是X射線計算機化斷層攝影掃描儀。然而似乎很少有人對這個煩瑣的科學名稱感興趣，人們總是簡單而又親切地稱其為“CT”。不過科學名稱有科學名稱的好處，從這個名稱里不難看出CT的技術基礎一是計算機技術，一是X射線斷層攝影技術。
　　CT是從X射線透視技術發展起來的。
　　當今世界上不知道X光、沒有照過透視或拍過X光片的人不敢說是鳳毛麟角，但肯定不多見了。大家常見的X光片可以叫做平面透視，就是把X射線經過的物體按其對射線的吸收迭加投影在膠片上，物體的前后是反映不出來的，醫生只是根據人體解剖知識想象其層次關系
。但是有時又必須知道物體的前后關系，于是就從其他角度再拍一張或幾張膠片，以證實醫生想象的立體形位。這種技術稱為“斷層攝影術”。不過由于陰影的相互遮擋，有時要拍很多角度，而且立體的概念只能建立在推想想象上。
　　進入70年代，在計算機技術發展的基礎上，誕生了CT裝置。所謂CT就是在很多角度上對物體進行投影，穿過物體的射線由探測器接收，輸入計算機，然后在計算機里用數學方法將其處理成一個斷面圖象。其后，CT技術發展日新月異，由一個探測器發展到幾百個乃至上千探測器；由不到180°掃描發展為360°掃描乃至螺旋掃描；掃描一個層面的時間由幾十分鐘縮短為幾十毫秒。目前先進的CT可以觀察到零點幾毫米的病變，可以一次掃描即形成三維立體圖象，然后在計算機里從各個不同的角度進行觀察，可以像看電影一樣觀察心臟的跳動，甚至其慢鏡頭回放。
　　和普通X攝影技術相比，CT主要有以下特點:
　　1.X射線被限制成一個扇面；
　　2.得到的圖象與射束平行(普通X攝影是與X射束垂直)；
　　3.穿過人體后的信號由探測器接收，收到的是數字化信號；
　　4.一次掃描，圍繞所關心的區域采集數百個角度的信號，信息量極大；
　　5.空間分辨率較低而密度分辨率很高；
　　6.計算機處理后的圖象輸出噪聲極低；
　　7.圖象可以多種方式儲存和輸出，如幾乎所有數字存儲顯示方式和膠片。
　　后面這三條就是CT技術受到醫學界青睞的原因，也是評價CT質量優劣的主要方面。比如空間分辨率。所謂空間分辨率就是準確區分細小物體的能力，例如早期顱腦腫瘤、內耳的微小腫瘤和極小血栓等。不難看出，空間分辨率的高低直接影響圖象的質量和診斷能力。
　　密度分辨率是影響CT性能的另一項重要參數。很多情況下病變組織和正常組織的密度差別只有百分之幾，一般X射線攝影很難發現，只能依賴CT技術。不難看出，密度分辨率的高低同樣也直接影響圖象的質量和診斷能力。
　　如何客觀評價影象質量在國外早已引起重視并進行了相當深入的研究。與其他放射診斷相同，我國在引進CT診斷技術的同時并未做到同時引進CT設備的檢查維護技術。但是最近十數年來，醫學界一些工作在第一線的有識之士逐步對放射診斷特別是CT診斷的影象質量評估技術重視起來。其主要表現是引進影象質量檢測設備，對影象質量進行研究，并取得了相當成果。
　　那么，如何評定CT的質量呢？
　　CT的質量由許多參數決定，不管怎樣復雜，CT本質上還是一個圖象系統，它把實際存在的物體投影成一個平面或立體的圖象。評價由一個物轉換為一個象的圖象系統的質量的根本方法之一是利用其傳遞函數。因而評價CT圖象性能的基本方法也即確定其傳遞函數。當物較大時，圖象的失真接近零，此時傳遞函數的值近乎1(亦作100%)。隨著物的減小，失真所占的比例增加，傳遞函數的值逐漸減小。通常物越細微，我們就說它的空間頻率越高。如果我們再規定一個限值，當傳遞函數的值小于該值時，就認為該系統對于那么細微的物已不能分辨，這時就稱該值對應的物的空間頻率為截止頻率。顯然一個圖象系統的截止頻率越高，就說該系統的性能越好。
　　使用CT性能檢測模體是目前CT性能檢測的主要方法。除采用空間分辨率模型和低對比分辨率模型外，通常還包括層厚檢測模型、CT值核查模型、定位精度模型、噪聲測量模型、傳遞函數測量模型等。當然，CT還有其他一些重要功能需要檢測，如CT劑量指數等，需要使用其他設備和方法。
　　國際上關于CT檢測研究十分活躍，美國、德國和日本都先后發表了標準測量方法，作為國際標準，國際電工委員會也發表了IEC1223-2-6號正式出版物，為許多國家采用。我國關于CT檢測的國家標準和CT  X射線輻射源的檢定規程也均已原則通過。
　　醫用CT在我國已經十分普遍了，某種意義上說已經泛濫了。但CT的質量問題只是最近幾年才引起社會的關注。關于CT質量及其檢測還處于仿照別人的階段，對檢測原理的理解和方法的研究極為粗略，錯誤的理解經常發生。由于CT的質量直接關系到廣大人民的醫療診斷質量，這一狀況已引起社會的重視。醫療衛生主管部門和技術監督部門應加強政策措施，嚴格控制CT機二手貨的進口；規范技術要求，保障人民身體健康。