多層螺旋CT的技術特點和臨床使用

多層螺旋CT是近兩年發(fā)展起來的新技術，它是在雙層螺旋CT的基礎上發(fā)展起來但與雙層螺旋CT又有本質(zhì)的區(qū)別，在技術上是繼螺旋CT后CT發(fā)展的又一技術上的突破。目前，CT市場上有四五家公司可以提供4層面螺旋CT。本文主要介紹多層CT的技術特點及各廠家采取的相應技術。

　　1 多層CT的技術特點
　　1.1 探測器
　　目前各個廠家普遍采用固態(tài)稀土陶瓷探測器，此種探測器與晶體探測器和氣體探測器相比具有更高的轉(zhuǎn)換效率，可以用小劑量的X線獲得比較好的CT圖像，在低劑量肺部CT普查方面具有很大的優(yōu)勢；具有很好的穩(wěn)定性，使圖像很少產(chǎn)生環(huán)型偽影；余輝時間短，可以做快速連續(xù)的螺旋掃描。多層CT和單層CT的掃描層厚獲取方式不同，單層CT層厚的獲得是通過改變病人前準直器的寬度來改變層厚；而多層CT則是主要依靠改變探測器的組合方式來改變層厚。目前多層CT主要有三種不同探測器的設計方式：等寬型、不等寬型、混合型。

　　(1)等寬型：在Z軸方向由16排1.25mm的探測器組成，每排912個探測器。根據(jù)不同的探測器的組合可以獲得0.625mm×2、1.25mm×4、2.5mm×4、3.75mm×4、5.0mm×4、7.50mm×2、10mm×2的層厚和圖像數(shù)的組合。例如，在選擇0.625mm時，病人后準直器工作，開口為1.25mm，在Z軸中心左右各一個探測器工作，可以獲得兩層層厚為0.625mm的圖像；在選擇1.25mm×4的條件時，靠近Z軸中心的左右各兩個探測器工作，可以獲得4層層厚為1.25mm的圖像；在選擇2.5mm×4、3.75mm×4、5.0mm×4的掃描條件時，靠近Z軸中心的左右各4個、6個、8個探測器工作，每2個、3個、4個探測器組成一組分別形成一幅2.5mm、3.75mm、5.0mm的圖像，每個圖像分別為4幅；在選擇7.50mm×2、10mm×2的條件時，靠近Z軸中心的左右各6個、8個探測器工作，每6個、8個探測器組成一組分別形成一幅7.50mm、10mm的圖像，每個圖像分別為2幅。

　　(2)不等寬型探測器：在Z軸中心兩側(cè)沿Z軸方向依次排列1mm、1.5mm、2.5mm、5mm探測器各一排，每排672個探測器。在選擇0.5mm×2時，病人后準直器工作，開口為1.0mm，在Z軸中心左右各一個1mm探測器工作，可以獲得兩層層厚為0.5mm的圖像；在選擇1mm×2時，病人后準直器工作，開口為4.0mm，在Z軸中心左右各一個1mm和1.5mm探測器工作，可以獲得4層層厚為1mm的圖像；在選擇2.5mm×4 時，病人后準直器工作，開口為10mm，在Z軸中心左右各一個1mm、1.5mm和2.5mm探測器工作，其中1mm和1.5mm探測器信號迭加產(chǎn)生兩幅2.5mm層厚的圖像，另外的兩個2.5mm探測器產(chǎn)生兩幅2.5mm層厚的圖像；在選擇5mm×4時，病人后準直器工作，開口為20mm，在Z軸中心左右各一個1mm、1.5mm、2.5mm和5.0mm探測器工作，其中1mm、1.5mm和2.5mm探測器信號迭加產(chǎn)生兩幅5mm層厚的圖像，另外的兩個5mm探測器產(chǎn)生兩幅5mm層厚的圖像；在選擇8mm ×2時，病人后準直器工作，開口為16mm，在Z軸中心左右各一個1mm、1.5mm、2.5mm和5.0mm探測器工作，產(chǎn)生兩幅8mm層厚的圖像；在選擇10mm ×2時，病人后準直器工作，開口為20mm，在Z軸中心左右各一個1mm、1.5mm、2.5mm和5.0mm探測器工作，產(chǎn)生兩幅10mm層厚的圖像。

　　 (3)混合型探測器：在Z軸方向由30排1mm的探測器和4排0.5mm的探測器組成，每排896個探測器。在Z軸中心的左右各兩個探測器為0.5mm寬，其他30排探測器均為1mm寬。根據(jù)不同的探測器的組合可以獲得0.5mm×4、1mm×4、2mm×4、3mm×4、4mm×4、5mm×4、8mm×4、10mm×4的層厚和圖像數(shù)的組合。在選擇0.5mm時，在Z軸中心左右各兩個0.5mm寬的探測器工作，可以獲得4幅層厚為0.5mm的圖像；在選擇1mm×4、2mm×4、3mm×4、4mm×4、5mm×4、8mm×4時，首先Z軸中心左右各兩個0.5mm寬的探測器分別組成兩個相當于1mm寬的探測器，再分別與Z軸中心左右各零個、1個、2個、3個、4個、7個探測器組成一組，形成兩幅分別為1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、8mm圖像，剩下靠近Z軸中心的左右各1個、2個、3個、4個、5個、8個探測器組成一組，形成另外的兩幅分別為1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、8mm圖像;在選擇10mm時，在Z軸中心左右各兩個0.5mm寬的探測器分別和九個1mm的探測器一起工作，可以獲得2層層厚為10mm的圖像。

　　(4)三種不同形式的探測器比較：在三種不同形式的探測器中，等寬型和混合型探測器掃描層厚比較靈活，這兩種形式的設計可以在不更換探測器的情況下，通過增加DAS系統(tǒng)和提高計算機運行速度的情況下，在Z軸探測器覆蓋的范圍內(nèi)，獲得8層薄層圖像（1.25mm、2.5mm）乃至16層（1.25mm）的圖像。而且混合型探測器是目前能夠做到0.5mm和8mm掃描時同時出4層圖像。但是，由于在Z軸方向上探測器比較小，而且探測器之間有間隙，必然造成Z軸方向上探測器的死區(qū)增加，導致射線的利用率下降，尤其是在混合型探測器上表現(xiàn)更為突出。非等寬型探測器雖然掃描層厚選擇上不如上述兩種探測器靈活，但是由于探測器之間總的間隙減小，減少了探測器的死區(qū)，相應地增加了X射線的利用率，提高了Z軸方向的圖像質(zhì)量，而且可以降低生產(chǎn)成本，但升級為8層或16層時必需更換全部探測器。

　　1.2 機架的幾何設計機架的幾何設計是指X射線焦點、患者和探測器的位置關系的設計，它是評估CT圖像質(zhì)量和性能的主要因素，在多層螺旋CT中尤為突出。在多層CT中，探測器是沿Z軸方向排列的，結(jié)果使得X線在Z軸方向上探測器邊緣部分的入射角不垂直，X射線的入射角范圍稱為錐角（cone angle）。錐角越大則在影像重建過程中產(chǎn)生的誤差范圍越大，同時無用射線也相應增加，導致了患者的輻射計量明顯增大。

　　為了減小錐角，簡單的辦法是使焦點至探測器的距離（FDD）盡量長，這樣一方面可以減小錐角，改善圖像質(zhì)量；另一方面也可以使無用X線的范圍減小，減少X線劑量。但是較長的FDD，使X線的衰減增加，需要增加管電流和管電壓來提高射線輸出量，增加了管球的消耗。目前在某些短FDD的設計中采取了新的X射線跟蹤技術來減少無用X線的范圍，進而減少了病人的輻射劑量。同時剛剛開發(fā)了新的多層CT的重建算法（MUSCOT），也可以大大減少錐角對圖像質(zhì)量的影響。以下是4種機型的FDD長度。