目的 探讨便携式无线平板探测器型DR临床推广应用价值。方法 2010年11月我院将一台在用的模拟X线摄影机(岛津产,型号UD150L-RII 150Kv、500mA)升级成便携式无线平板探测器型DR,即锐珂公司生产的DRX1-魔卡。它包括无线平板探测器一块(大小14×17英寸、重量3.8Kg、厚度15.5mm、像素大小:139um、像素矩阵:2.5×3K)、Workstation工作站以及UPS、19英寸可触摸显示器、无线路由器、三块可充电池及离线充电器。通过对升级安装过程、操作使用情况及临床应用进行回顾性分析。 结果 (1)DRX1-魔卡升级简单、易行,耗时近半天,基本不影响放射科工作。(2)便携式无线平板探测器型DR,操作简便、快捷,曝光后7-8秒出图。电池即插即用,充一次电能用5-6小时,能检查100个病人左右。一个上午能检查70个病人,约90个部位。(3)探测器对环境要求低、耐用性高、故障率相对较低。(4)具有传统DR(固定探测器型DR)同样的图像质量和后处理功能。(5)具有传统DR无可比拟的探测器安放灵活自如,完全相当于多板、多功能DR。无线平板探测器无论在检查床床下托片架、立式胸片架,还是在病人推床、轮椅、担架上,甚至在地面上,都可安放,全方位满足受检者需求,受检者舒适度大大提高。尤其在对重症、急诊、复合伤、多处骨折不便和不能移动的患者以及高难度体位进行X线检查时,具有传统DR无可比拟的优势。 结论 便携式无线平板探测器型DR不仅能完全满足临床需求,而且在重症、急诊、复合伤、多处骨折患者以及高难度体位X线检查中,具有独特的优势,临床应用前景十分广阔。
螺旋CT是近几年发展起来的一项重要CT技术,它的发明是CT发展史上的重要突破。自1989年应用于临床以来,受到了CT工作者及临床医务工作者瞩目。行家认为:螺旋CT是21世纪CT的主流。自1991年我国引进第一台螺旋CT以来,至今数量迅猛增加。一、原理螺旋CT(Spirl或Helical CT,简称SCT)是CT发展史上的里程碑。它的关键是取消了电缆联结,通过滑环系统向X线管供电,并把检测器收集到的信息传出。而传统的大部分CT机的工作情况是:X线球管和检测器(扫描时必须围绕人体转动)的电源及数据的输入输出,均由电缆同固定的高压发生器、计算机联结。而且每次扫描机架旋转都是起动—加速—匀速—采样—减速—停止。这就使得扫描必须是顺时针、反时针交替转动,即停止—运行(Stop and go)的扫描方式,限制了扫描速度,扫描时间较长,最大扫描频率为12层/分,对不合作病员、危重病员极为不利,图像差、抢救不及时;对于强化效果的影响是很明显的,对于须反复屏气才能完成扫描的胸腹部,因屏气深浅不一,而常造成重、漏(mis-registration)扫描。1988年滑环技术(Slip-ring technology)的引入,螺旋CT诞生了,为解决以上问题带来了希望。有了滑环,X线管可以只沿着一个方向连续快速旋转。螺旋CT包括两方面的基本内容:一是X线管及探测器连续3600旋转;二是病人同时随检查床匀速推进完成扫描。如此扫描一段时间,其结果是X线焦点相对病人来说作螺旋式或蜗牛一样运动,收集到这一范围内的全部扫描数据,用线性内插法重建图像,因此,螺旋扫描技术不再是对人某一层面采集数据,而是一种体积扫描。故又称为螺旋体积扫描(Spiral Volumetric CT 或 Helical Volumetric CT 简称SVCT或HVCT)。二、技术1、滑环技术滑环技术是指CT机中的转动部分和固定部分间的联接采用炭刷一滑环接触的联接方式。滑环是一个圆型宽带状封闭铜环,一面与探测器,球管控制电路以及检测电路相连;另一面则通过许多滑道与一个固定的炭刷头相接触。扫描时,滑环与机架一起高速同步旋转,数据通过滑环与机架相连的一面随时传送到滑环上,而滑环另一面的各个滑道也就取得了自己所要负责传送的数据。它至少有三道环:①向探测器输入与输出的数据环;②传导操作与控制信号的低压环;③供应球管的高压环。目前依高压环上的电压不同,螺旋CT分为高压滑环式,低压滑环式和不全高压滑环式也称混合性滑环式。高压滑环传输几十上百仟伏,低压滑环传输几百伏。高压滑环的优点:①机架重量轻;②散热好;③功率可作大。因而高压滑环速度快。2、螺距螺旋CT的扫描参数如KV、mA、Slice等同常规CT一样,不同的是增加一项进床速度的选择。进床速度就是球管旋转360O时,床移动的距离数。螺距就是球管旋转360O时的进床距离与准直器宽度即层厚Slice之比。螺距用Pitch表示。一般情况下,Pitch选用1,即进床距离等于层厚。即使Pitch > 1,扫描也是连续的,并没有间隙,也不影响重建的间隔。Pitch可在0.1-2范围内选择。3、内插法螺旋CT的特点之一就是扫描时床在运动,每一周扫描的起点和终点都不在同一个层面上。如果将扫描数据直接重建图像,就将产生运动伪影,并导致切层厚度不均或倾斜错位。因此,要使用内插法(interpolation algorithms)把螺旋扫描得到的原始数据计算为或推算成常用的平面扫描数据。线性内插(Linear inter polation , LI)技术由于它的效应和性能常作为首选,它将相邻螺旋圈间螺旋投影数据进行逐点修正,然后重建出图像。线性内插法有两种:360O内插法和180O内插法。前者因层面敏感曲线增宽,容易产生容积效应,降低了水平方向的分辨率;后者减少了重建每帧图像的螺旋扫描区域即在180O完成内插运算,由此降低了容积效应,目前的螺旋CT广泛采用180O LI。4、层面敏感性曲线(SSP)SSP即CT图像的层面敏感侧视曲线(Section Sensitivity Profile),是指切层内体素的侧面轮廓。它决定着Z轴方向体素的大小及特性,代表相邻层面的相互影响。理想的SSP应为矩形,此时的部分容积效应几乎等于零。而螺旋CT的SSP增宽,变形呈上窄下宽的钟形,以及它的半高点最大宽度(Full Width at half maximum, FWHM)即实际层面厚度增宽,结果造成Z轴分辨率降低,部分容积效应增加,纵向上横经变化大的结构可出现双边。实验表明:当床移动距离与选定的层厚相同时(即Pitch=1),则SSP在360O内插法时增宽约30%,180O内插法时无明显增宽。当床移动速时度是层厚的两倍时(即Pitch=2)两种内插法的增宽幅度前者增加两倍多,后者增加30%。5、噪声图像噪声(image noise)是根据结构均匀之兴趣区的像素值的标准偏移来测定的。与标准单层CT扫描相比,相同层厚、相同辐射剂量时,用360O线性内插处理,噪声减少17-18%;用180O线性内插处理时,噪声增加12-13%,且随层厚变小而增加。通过改进X线球管,使用大热容量球管可避免噪声。6、辐射剂量由于螺旋CT采用连续扫描,获得螺旋整体数据,可进行任意时间间隔重建,无须重叠扫描,无须重叠重建就能使靶器官得到充分显示,而不增加患者的X线暴光量。同时螺旋CT避免呼吸不均,运动伪影造成的重复扫描。另外,虽然螺旋CTX线管热容量达4.5-5.2Mhu,比常规CTX线管大2~3倍以上,但就单层而言,两者的辐射是一样的,但就一段扫描范围而言,因螺旋CT常使用pitch>1,从而减小了辐射剂量。所以,螺旋CT扫描时病人所接受的辐射剂量实际上是减少的。三、临床应用螺旋CT目前已被广泛接受,并成功地用于人体各部位的检查尤其在以下几方面可发挥其最大效用。1、从根本上解决了呼吸、吞咽、蠕动引起的层面遗漏、重复扫描和运动性伪影。常规CT有一个无法克服的缺点:呼吸深度控制不一,造成层面重叠或遗漏。而螺旋CT可以在一次屏气下,少于30秒即可完成整个部位的扫描,对活动度大的胸腹部扫描有明显优势,是应用最广泛的部位,它不仅无层面遗漏、重复和运动伪影,且可以选用更小的间隔任意进行回顾性重建,减少或消除部分容积效应。无须重叠扫描即可提高病灶发现率。SCT在常规CT不能显示的小肺结节的显示上被证实有优越性。SCT能避免颈部扫描时吞咽、腹部扫描时胃肠蠕动造成的伪影。能提高小病灶密度测量的准确性。2、用于外伤、昏迷、小儿等不能合作者;年老、危重以及肢体仅能在短时间内保持不动或功能位置者的检查。螺旋CT扫描快:每秒扫描一周、头颅扫描时间仅为12秒。在病人短暂的安静期就可完成全部扫描,既无伪影和重漏扫描,又可争取时间进行抢救治疗,且用内插法处理扫描数据有很好消除运动性伪影的效果,即使不屏气图像也能达到诊断要求。3、用于增强扫描。增强扫描是CT检查的一项重要内容。常规CT扫描时间长,扫描肝脏最快也要1.5-2min,而最适宜扫描的时间只有不到1min,强化效果不满意。螺旋CT扫描时间快,扫描时间短。肝扫描可在0.5min内完成,全部扫描都在造影剂高峰期完成,显示血管增强的动脉期,能获得最佳增强效果。明显地提高了肝内病变与肝实质的密度差异(平扫差异小于10Hu),也有助于判断肝内病变的血供情况。小肝癌用CT血管造影诊断是最有效的方法,尤为、畸形的整个形态、走行、骨折的移位情况,骨折片情况以及骨质破坏情况。在胸科方面3DCT能作出支气管树象以取代支气管造影检查。3DCT可了解整个肋骨情况而无前后重叠,尤其是肋软骨的清晰显示是其它影像检查所无法比拟的。用内视法和切割法可观察气管内情况。腹腔脏器的三维成像对肿瘤的定位诊断有独到之处。对肿瘤分期特别有价值。另外3DCT重建便于形象化教学,丰富临床教学内容。3DCT还有一个重要作用:它是CT血管成像的基础之一。5、用于CT血管造影。CT血管造影(CT angiography, CTA)是一种损伤性很小的新的血管成像技术。其产生是基于螺旋CT扫描和计算机三维影像重建技术的结合。它通过肘前静脉快速注射造影剂,在靶血管内造影剂充盈的高峰期进行螺旋CT扫描采集容积内各数据,然后对靶血管进行三维重建,显示血管表面结构。最大特点:①扫描时间短;②无创;③暴射量小;④随时可回顾性编辑。重建方法如前所述,其中SSD可以三维地显示血管表面结构;MIP用来显示重建范围内的最大密度的结构。这两种方法费时较多:CT扫描不足1分钟,而层面重建需15分钟,计算机处理装置完成分段、重建和血管腔显示过程约需45分钟,共约1小时左右,可显示任意走行的血管、且可多方位显示。目前,CTA正成功地应用于Willis动脉环、颈部血管、主动脉、肝A、门V、肾动脉及内脏血管的成像。CTA速度快、少创伤且较少放射量。它的数据一旦采集,资料能作回顾性编辑,对病灶进行任意角度投影。CTA可提供彩色多普勒血流成像(CDFI)不能提供的血管全貌,这是血管外科医生制定手术计划所需要的。也可提供常规血管造影不能提供的有关血管壁钙化、溃疡及其大小信息;CTA比MRA检查用时间短,能避免呼吸、心跳和肠蠕动所致的MRA图像清晰度差,还能避免MRA因湍流常高估血管狭窄程度。CTA可多角度旋转避开重叠,较常规数字减影血管成像(DSA)能提供更多信息,能提供DSA不能提供的狭窄段血管壁的细节情况。CTA对血管周围异常也可一同检出。CTA也有一些急待解决的问题:如常需作床边循环时间测定;对颅底等贴近骨部位的血管,成像效果差;部分容积效应干扰,对于细小血管的显示欠佳;在脑血管CTA图像上对同时有增强的动、静脉难以区别。随着检查技术的改进和计算机软件的进一步开发,CTA的临床应用价值会进一步提高,今后可望部分取代血管造影,会成为MRA及常规DSA强有力的挑战者。四、限度螺旋CT的主要缺点是由于SSP增宽、变形,实际层厚增加,使Z轴分辨率降低,部分容积效应增加,但对于临床的影响难于评价,实践证明因为图像的连续性增加了,再加上使用适应的较好的内插法,螺旋CT的图像质量仍比普通CT高得多。另外,图像的噪声在1800线性内插处理时,增加12-13%,但有研究表明,与传统CT比并无统计学意义,新的内插方法可降低影像噪声。再有,图像处理或重建成像费时,且需大容量的存贮媒介等等。总之,螺旋CT拓宽了CT的应用范围,完善了CT技术,应用前景广阔。
一、CT历史CT摄影技术是70年代初放射诊断学的一项重大革新,它采用了与普通X线摄影完全不同的方法,可显示出身体内部各种组织器官的断层影像。自应用于临床以来,它的发展经历了如下技术性的创新:1985年的滑环CT;1989年的螺旋CT;1991年的亚毫米扫描、双螺旋CT;1993年的实时扫描技术;1995年的亚秒(0.75s)技术;1998年9月的多层面CT。CT的扫描速度和成像速度明显提高,使CT的应用扩展到包括心血管系统在内的更广泛领域。1999年多层面CT在全世界得到了广泛的普及。系CT机的换代产品。二、多层面CT的原理和技术特性多层面CT扫描机(Multi-slice CT scanner,缩写为MSCT),是指在一次扫描旋转过程中能同时获得多达四个层面图像投影数据的成像系统。多层面CT扫描主要由以下几个系统组成:①扫描架。②改进的多层面探测器,允许能同时进行四个层面数据采集的数据采集系统(DAS)。③一个能对巨大数据容积进行处理的高速影像重建系统。④一个多层面CT重建技术系统。(一)扫描架及其驱动系统多层面CT扫描架内采用了比普通螺旋CT更强的固定设备,如铝框架,其抗力度足以抵抗10倍的离心力,使0.5s的扫描安全进行(因为当扫描时间减少至每周0.5s时扫描架承受的离心力比普通螺旋CT增加4倍)。扫描架旋转部分的驱动抛弃了常规CT靠电机带动皮带,即机械传动方式,而改用新的电磁驱动技术,使驱动器与旋转系统直接衔接进行驱动,采用这种方式既有足够的稳定性、降低噪声,又提高了旋转速度。多层面CT的球管为适应连续扫描较长部位的长时间曝光的需要,各个厂家都作了改进。如GE公司采用航天散热涂;,TOSHIBA公司利用阳极接地的方法加大散热率,SIEMENS公司和MARCONI公司则利用飞焦点技术,增加信息量。多层面CT的高压发生器也作了改进;由于多层面CT旋转部分的离心力很大,油浸高压发生器很容易发生漏油而导致损坏,故改用固态高压发生器(非油浸),彻底杜绝了这一隐患。(二)探测器系统多层面CT与单层面CT比较,重要的改进就是增加了Z轴方向的探测器排数,以达到多层采样的目的。单层面CT的探测器在人体长轴(即Z轴)方向没有分格,层面厚度是由准直器进行调节,X线照射时所有的探测器都处于受激状态,X线束总是聚集于探测器中心,准直器的宽度即决定了层面的厚度,改变层厚只需要改变准直器宽度。多层面CT的探测器在人体长轴方向上不再是独立一排,而是8、16或34排、64排。每个探测器宽度依据厂家的不同设计,从0.5~1.25mm不等,每排探测器都有各自的开关控制,可通过电子开关灵活的组合成不同层厚。多层探测器的设计可分为对称型和非对称型,对两种类型探测器的优劣各厂家的意见不一致,当将采集层面数目提高到8-16层时,对称性设计已占主导方式,从技术上较容易完成采集层面数目的升级。一些原来采用非对称型设计的厂家也作了相应的设计改良,如采用对称/非对称混合方式等。GE公司和TOSHIBA公司采用的是对称型设计,SIEMENS和MARCONI公司为非对称型设计。(三)数据采集系统(DAS)多层面CT数据采集系统能同时进行四个层面以上的数据采集,要求DAS比普通单层面CT至少快4倍的循环速度,同时为了适应图像处理重建过程要在1-2s内完成,多层面CT采用了新的异步传输方式(ATM)的最优化传输技术以获得大容量的高速数据传输,即在每个探测器下面都有独立的控制系统。当选择一定的层厚时,相应的受激状态下的探测器开关打开,以进行数据的采集和传输,没有选用的探测器开关关闭,使每个开放的探测器采集到的信息独立地传输到计算机系统。(四)影像重建系统多层面CT扫描除了数据采集量明显增加之外,数据点的分布与单层面CT有很大差别。因此,多层面CT扫描的重建算法并不是单层螺旋算法的简单扩充,那样会产生严重的伪影。因而,多层面CT扫描采用了一种新的重建系统,被称为多层面锥形束体层摄影(Multi-slice cone-beam tomography, 缩写为MUSCOT)重建技术,此技术的应用克服了重建图像伪影大的缺点。MUSCOT的原理是联合应用了最优化模式扫描和过滤器的插入两种方式。最优化模式扫描是通过调整采集轨迹的方法,获得补偿信息,缩短采样间隔,在Z轴上增加采样密度,达到改善图像质量的目的。我们知道,单层面CT扫描的重建是以180o和360o的线性插入方式进行的,这样得到的重建图像质量不高。多层面CT扫描改变了长轴方向的数据采集轨迹,使两次螺旋采集的数据仅有部分重叠,长轴方向的信息采集量加大,相邻边缘部分的采集数据得到补充和加强。从理论上讲,螺距变大时,图像质量下降。但是在多层面CT数据的轨迹改变了,螺距增大到一定程度内时,图像质量并不一定下降。过滤器的插入法是基于多点加权非线性内插法,通过改变滤过波形和宽度来自由调整切层轮廓外形、有效层厚和图像噪声特点,实现Z轴方向的多层重建。这种方式是多层面CT在Z轴方向重建的最新应用。它对获得第一部分和最后一部分的螺旋数据是非常有效的。MUSCOT重建方式由于多点插入法的应用,可以采集更多的数据资料,使曝光剂量减少40%。但因薄层采集时每个层面体素的数据量小,因而每层采集需使用较大的X线剂量,同时又需要大量的薄层层面的数据构成一个大范围的容积性数据,这样,多层面CT扫描作容积性采集时,实际上的X线剂量是很高的。可采用提高剂量效率的措施,如减少锥形束半影区等来降低X线剂量,但是,多层面CT较高X剂量问题,还是要引起重视。三、多层面CT的优势目前显示的多层面CT设备的优势,可概括为多、快、好、省。现简述如下:(一)扫描覆盖范围更长(多):由于探测器具有四个以上数据采集通道,使用同样的层厚、同样的扫描时间,相当于同样螺距时,覆盖范围是单层CT的四倍。目前多层面CT可在30秒,以2.5mm的薄层完成长达600mm的自胸廓上口至耻骨联合整个躯干的扫描。(二)扫描时间更短(快):单层CT由于取消了扫描时间间隔,已经使检查时间缩短到原来的近十分之一。多层面CT在保持原来的层厚,覆盖原来一样的长度,相当于同样螺距的条件下,扫描时间仅为单层螺旋CT的四分之一,它可提供0.5s以下的快速扫描,使扫描时间又进一步缩短。这给增强扫描和增强后的分期扫描带来更大的益处,可节约造影剂20%左右。同时使CT的应用扩展到更广泛的领域,如心血管系统。(三)扫描层厚更薄(好):多层面CT由于具有至少四个数据采集通道,扫描时间缩短,使得多层面CT能够采用更薄的层厚完成扫描,大大提高了Z轴方向的空间分辨力,在图像后处理工作中能获得分辨力明显提高的各种重组、重建和三维成像,拓宽了CT的应用范围,丰富了CT的检查功能。(四)降低X线球管的损耗(省):多层面CT球管发射同等量的X射线,可以获得四层以上的图像,使得X线的利用率提高到单层CT扫描的4倍以上。四、多层面CT的临床应用多层面CT扫描机1998年9月研制成功,并于同年11月在北美放射学会会议期间展示,近三年来它的优越性已得到了广泛的认可。它的扫描速度快、成像时间短、空间分辨力高,使CT的应用,尤其是在动态器官的显示方面的应用更广泛,临床效果更佳。(一)用于大范围的CT扫描多层面CT由于改变了长轴方向的数据采集轨迹,使两次螺旋采集的数据仅有部份重叠,长轴方向的信息采集量加大,相邻边缘部份的采集数据得到补充和加速,因而它可提高螺旋扫描的螺距(如6:1),进行高速扫描,获得大范围的检查。使检查具有连续性、完整性。如对淋巴瘤病人的胸腹部联合扫描检查淋巴结等。(二)用于需高质量图像的扫描多层面CT由于扫描时间快,它可以实现某一部位的更薄层厚的扫描,大大提高了长轴方向的空间分辨率,图像的质量明显提高。因此,多层面CT可用于:①对细微病变的观察。②提高常规三维成像及仿真内窥镜成像的质量。多层面CT对内耳的扫描优势明显。影响CT仿真内窥镜成像、CT胆道成像质量的关键因素:薄层扫描及一次屏气,多层面CT都能满足。(三)用于动态器官的扫描目前利用多层面CT的优势,应用新的软件,结合前瞻和回顾性心电门控,可大大提高时间分辨力,为有诊断价值地显示冠状动脉开辟了良好的前景。多层面CT进行冠状动脉钙化积分与电子束CT有良好的相关性的水平(符合率已可达96%-98%)。随着多层面CT时间分辨力的进一步提高(80ms/8层设计、250ms/四层设计),心肌灌注成像、动态心脏功能成像、快速(3-5分钟)冠状动脉钙化与软斑块分析及冠状动脉内腔镜得到进一步完善。一种称为“可变速扫描”技术,可根据不同心率选择不同的扫描时间以克服心律不齐或心率大于80次/分或低于60次/分时常规门控技术不足以保证图像质量的问题,可明显改善冠状动脉及心脏形态学的显示。多层面CT可在30秒内完成2mm层厚的整个结肠直肠的扫描。这个层厚足以进行相当高质量的容积再现和CT内窥镜成像,为胃肠道病变的CT显示提供更详细的信息。(四)用于观察病灶血供的多期相以及多层动态CT扫描、CT灌注成像。多层面CT比单层CT的扫描速度快,达4—8倍以上,对病灶血供情况的显示具有明显的优势。结合自动密度跟踪系统可提供对病灶血供的多期相。用于腹部扫描时,可清楚地勾划出腹腔动脉、肠系膜上动脉等血管轮廓的三维图像;用于肝脏扫描可获得肝脏每一个层面都处于真正的动脉期,能做到真正的三期扫描。多层面CT能一次获得四个以上层面的显示,加上多层面CT有较高的空间分辨力和时间分辨力,在快速显示图像方面有明显的优势,故多层面CT能做多层动态CT扫描,同时,不仅能做CT灌注成像,而且还大大提高了灌注成像的准确性。另外,多层面CT的应用使CT引导下的针刺活检技术更快、更准确,结合实时成像技术(每秒可显示12幅图像),进行多层面CT透视,在短时间内清楚地显示穿刺针在多个层面的位置,提高穿刺成功率和阳性率。多层面CT的出现,不仅完善了CT技术,而且拓宽了CT的应用范围,提高了CT的使用价值。