第五节：螺旋CT技术的临床应用.ppt

第五节螺旋CT的临床应用 课前复习 CT螺旋扫描又称CT容积扫描 volumetricCTscan 是采用滑环技术 X线球管或X线球管和探测器不间断360 旋转 连续产生X线 并进行数据采集 同时 检查床沿纵轴方向匀速移动使扫描轨迹呈螺旋状的扫描方式 多层CT一次扫描获得4层图像 螺旋扫描的参数选择与常规CT相似 球管电压80kV 140kV 球管电流50mA 450mA 扫描时间最长可连续曝光100s 扫描时X线束的厚度即层厚由准直器的宽度决定 层厚1mm 10mm 检查床移动速度1mm s 20mm s 球管旋转360 的时间为1s 螺旋扫描与常规CT不同 检查床移动速度与扫描层厚可有不同的组合 这种组合以螺距 pitch 来表示 螺距等于球管旋转一周 1s 检查床移动的距离与扫描层厚的比值 扫描范围为检查床每秒移动的距离与X线球管连续曝光时间之积 例如 用10mm的层厚 曝光时间30s 螺距1 0扫描 扫描范围为300mm 当螺距改为2 0时 同样的层厚和曝光时间 扫描范围则达600mm 因此 螺距越大 每次屏气所能扫描的范围就越长 但以减少数据采集量为代价 一般认为螺距以1 0时图像质量最好 为了获取较理想的原始容积数据 理论上 最好选择尽可能小的层厚和检查床的移动速度 尽可能大的球管电压和电流 以及尽可能小的图像重建间隔 但实际操作中往往受到螺旋CT机性能的限制 同时病人亦会受到过多的X线照射 因此 螺旋扫描时 一般根据扫描部位和扫描范围选择层厚和检查床的移动速度 球管电压和电流则略低于普通扫描 螺旋扫描的优点是扫描速度快 可进行连续快速扫描成像 大多数检查能够在病人一次屏气的时间内完成 这样可减少呼吸伪影 避免小病灶因呼吸幅度不一致而漏诊 同时缩短危重病人的检查时间 增加单位时间内病人的检查数 更重要的是一次注射对比剂后就可分别完成器官不同时期的多期扫描 例如肝脏动脉期 门静脉期和平衡期的扫描 有利于病灶的检出和定性 由于获取容积数据 可重建出高质量的多轴面图像和三维立体图像 一 CT透视 CT透视 CTfluoroscopy 为CT图像的实时显示 它是应用螺旋CT机快速连续扫描 快速图像重建和连续图像显示的技术 球管每旋转60 1 6转 就能重建出一幅新图像 每幅图像的重建时间仅0 17s 当CT机以连续方式扫描时 监视器上同时显示类似电影的动态CT图像 CT透视时扫描床的移动及机架的倾斜可分别由扫描室和操作室人员控制 透视图像同时在扫描室和操作室的监视器上显示 虽然图像没有存人硬盘 但扫描转换器可将它们转换成N制式信号存于录像带中 利用贮存的原始数据 在透视完成后可进行图像重建 CT透视应用的X线参数为球管电压120kV 电流30mA 50mA 附加一个滤线栅 以减少X线剂量 层厚1mm 10mm 显示野有18cm 24cm 32cm和40cm 图像矩阵512x512 目前最长的透视时间可达100s 但常限制在50s内 随时为常规扫描提供储备 CT透视主要用于非血管性介人 例如CT导引下经皮穿刺活检或引流等 能在CT扫描的同时观察针尖的位置与病灶的关系 操作者可以实时快速 准确地调整穿刺针的方向和深度 直至命中目标 CT透视引导下的穿刺能较好地实时显示内脏器官 血管和病灶的关系 与普通CT引导的穿刺比较 明显提高了穿刺的准确性 特别是小病灶活检的准确性 准确的穿刺减少了穿刺的次数 使病人更安全 同时穿刺过程中的并发症亦能及时发现和处理 CT透视是对病人同一区域连续扫描 局部X线照射量较大 操作者曝露在X线下操作 穿刺针的金属伪影 重建伪影 图像显示延迟和穿刺方向受限等问题有待今后进一步解决 实时增强监视是指增强扫描时对靶器官的CT值进行监视 根据CT值的变动来自动触发预定的扫描程序 方法是先对检查器官进行平扫 然后设定好增强的扫描程序 选一个监测的兴趣区并设定触发增强扫描的CT值阈值 开始注射对比剂时即对该区的CT值进行扫描监视 当对比剂到达该区时CT值会突然升高 当达到预设阑值时将触发预定的扫描程序而自动启动扫描 增强扫描时 对比剂到达不同器官的动脉和静脉时间不同 同时病人心输出量和心率亦会影响对比剂到达各个器官的时间 扫描者难以捕捉到理想的扫描时间进行准确的动脉期和静脉期扫描 只能根据经验来确定开始扫描时间 而实时增强监视功能可准确地确定开始扫描的最佳时间 使扫描时间与增强同步 二 动态增强 三 二维和三维重建技术及影像后处理 一 三维重建技术是指在特定的工作站上应用计算机软件将螺旋扫描所获的容积数据进行后处理 重建出直观的立体图像 目前 较为成熟和常用的后处理重建技术有四种 即多层面重建 multiplanereconstructions MPR 多层面容积重建 multiplanevolumereconstructions MPVR 表面遮盖显示 surfaceshadeddisplay SSD 和CT仿真内窥镜成像术 CTvirtualendoscopy CTVE 其中MPR属二维其余均属三维重建技术 1 二维和三维重建技术 1 MPR和曲面重建 MPR是在横断面CT图像上按需要任意划线 然后沿该划线将一系列横断层面重组 即可获得该划线平面的二维重建图像 包括冠状面 矢状面和任意角度斜位面图像 螺旋扫描时的层厚和螺距对多层面图像重建的图像质量有明显的影响 层厚越薄 重建图像越清晰 层厚和螺距选择不当 较易造成阶梯状伪影 MPR应用的是容积数据 图像质量明显优于常规CT的重建图像 MPR可较好地显示组织器官内复杂解剖关系 有利于病变的准确定位 曲面重建 curvedplanarreconstruction CPR 是指在容积数据的基础上 沿感兴趣器官划一条曲线 计算指定曲面的所有像素的CT值 并以二维的图像形式显示出来 曲面重建将扭曲重叠的血管 支气管等结构伸展拉直显示在同一平面上 较好地显示其全貌 是MPR的延伸和发展 2 MPVR 是将不同角度或某一平面选取的原始容积资料 采用最大 最小或平均密度投影法进行运算 得到重组二维图像的方法 这些二维图像可从不同角度观察和显示 1 最大密度投影 最大密度投影 maximumintensityprojection MIP 是通过计算机处理 对被观察的CT扫描体积进行数学线束透视投影 每一线束所遇密度值高于所选阈值的象素 被投影在与线束垂直的平面上重组成二维图像 其投影方向可任意选择 MIP在临床上常用于显示具有相对较高密度的组织结构 例如注射对比剂后显影的血管 明显强化的软组织肿块等 当组织结构的密度差异较小时 MIP的效果不佳 2 最小密度投影 最小密度投影 minimumintensityprojection MinlP 是对每一线束所遇密度值低于所选阈值的象素投影重组二维图像 主要用于气道的显示 3 平均密度投影 平均密度投影 averageintensityprojection AIP 的方法也与MIP相似 是对每一线束所遇密度平均值象素重组二维图像 此法因组织密度分辨率较低 临床上很少应用 3 SSD 是通过计算被观察物体的表面所有相关象素的最高和最低CT值 保留所选CT阈值范围内象素的影像 但超出限定CT阈值的象素被透明处理后重组成三维图像 此技术用于骨骼系统 颅面骨 骨盆 脊柱等 空腔结构 支气管 血管 胆囊等 腹腔脏器 肝脏 肾脏等 和肿瘤的显示 其空间立体感强 解剖关系清晰 有利于病灶的定位 由于受CT值阈值选择的影响较大 容积资料丢失较多 常失去利于定性诊断的CT密度 使细节显示不佳 阈值高时易造成管腔狭窄的假象 分支结构显示少或不能显示 阈值低则边缘模糊 4 CTVE 是利用计算机软件功能 将螺旋CT容积扫描获得的图像数据进行后处理 重建出空腔器官内表面的立体图像 类似纤维内窥镜所见 螺旋CT连续扫描获得的容积数据重建出立体图像是CT内窥镜成像的基础 在此基础上调整CT值阈值及透明度 使不需要观察的组织透明度变为100 从而消除其伪影 而需要观察的组织透明度变为0 从而保留其图像 例如充气管腔CT值选择在一200Hu 700Hu 其透明度为0 再调节人工伪彩 即可获得类似纤维内窥镜观察的仿真色彩 利用计算机远景投影软件功能调整视屏距 视角 透视方向及灯光 以管道内腔为中心 不断缩短物屏距 调整Z轴 产生目标物体不断靠近观察者和逐渐放大的多幅图像 随后以每秒15帧连续重显这些图像 达到电影回放速度 即可产生类似纤维内镜进动和转向的动态观察效果 CTVE目前多用于观察气管 支气管 大肠 胃 鼻腔 鼻窦 鼻咽 喉 膀胧和主动脉等 2 三维重建技术容积扫描参数螺旋CT连续扫描获得的容积数据是三维重建技术的基础 为了获得理想的容积数据 扫描时要求尽可能薄的层厚 小的螺距 小的扫描野 高的电压和电流 同时在一次屏气内完成靶器官的扫描 一般采用的扫描参数为球管电压120kV 135kV 电流200mA 240mA 扫描野180mm 300mm 检查床移动速度2mm 6mm s 层厚1mm 3mm 扫描范围50mm 240mm 根据扫描范围选择螺距1 2 扫描时间25s 40s 扫描时病人屏气 如果扫描时间较长 超过25s 则需分设两处相连或相互重叠5mm的螺旋扫描程序 在两处扫描程序间隔10s让病人呼吸 扫描结束后将容积扫描的原始数据重建出部分重叠的多幅横断面图像 重建图像间隔为0 6mm 1 7mm 选择数字最好为所用扫描层厚的非整除数 重建图像用平滑功能平滑两次后传送至工作站 在工作站再将横断图像转变为容积数据资料 利用不同的后处理功能重建三维图像 CT血管造影时 则需用高压注射器按体重1 5ml kg 2ml kg 从肘静脉注射水溶性碘对比剂 注射速度3ml s 4ml s 用实时增强监视功能设定目标器官的CT值来触发预定的扫描程序或于开始注射对比剂后22s 27s开始扫描 二 CT三位重建技术的临床应用1 CT血管造影CT血管造影 CTangiography CTA 是经周围静脉快速注入水溶性碘对比剂 在靶血管对比剂充盈的高峰期 用螺旋CT对其进行快速容积数据采集 由此获得的图像再经计算机后处理技术 通常采用MIP或SSD处理技术 重建成三维血管影像 CTA是一种新的少创伤的血管造影术 可清楚显示较大动脉的主干和分支 清晰地显示动脉与肿瘤的关系 从不同角度观察动脉瘤的形态 大小 位置 蒂部和血栓等情况 MIP对血管的形态 走向 分布和管壁钙化显示较好 但无法区分重叠的骨骼 钙化和已充盈对比剂的动脉和静脉 因此 MIP重建术前 必须预先在横断面图像上用人工或自动 半自动的方法去除有可能与被观察的血管相重叠并且密度等于或高于被观察血管的结构 这样重建出来的MIP图像就非常清晰 但此过程较费时 同时会造成部分解剖信息的丢失 由于部分容积效应 横断图像上水平走向血管在MIP重建图像上的显示比相同大小的垂直走向血管要淡 尤其是小于扫描层厚的水平走向血管 MIP法CT血管造影 SSD对显示血管壁的表面 血管的立体走向 以及与邻近结构的空间关系比较直观 但所显示的灰阶不完全是X线衰减值的反映 因此 难以区分血管壁钙化和显影的管腔 另外 由于部分容积效应 横断图像上水平走向的血管在SSD重建图像上的显示比相同大小的垂直走向的血管要小 尤其是小于扫描层厚的水平走向血管 1 脑底动脉环CTA 非外伤性蛛网膜下腔出血的原因常是颅内囊状动脉瘤破裂 而前交通动脉 颈内动脉和大脑中动脉是动脉瘤的好发部位 CTA亦能显示DSA可发现的破裂动脉瘤 并明确动脉瘤的蒂和载瘤动脉 同时可了解脑底动脉环的类型 不仅能发现小至2mm的动脉瘤 还能了解附壁血栓和钙化情况 CTA检查速度快 创伤小 因此使早期诊断成为可能 但CTA对较小的颅内动脉分支显示欠佳 2 胸腹部大血管CTA 胸腹部大血管因其管径较大 最适合作CTA检查 CTA能清楚显示血管的大体解剖形态 可靠地显示主动脉2 4级分支 对血管畸形 血管狭窄 血管闭塞和动脉瘤可得到与DSA类似的图像 能够精确测量动脉的大小 与肾动脉开口间的距离 有利于制定外科手术计划 因为CTA扫描时间短 即使急性破裂或接近破裂的不稳定动脉瘤和急性动脉夹层的病人也能检查 2 CTVE为非侵入性检查 病人安全且无痛苦 尤其适用于不能承受纤维内镜检查的病人 CTVE与纤维内镜比较 具有以下优点 从不同角度或从狭窄或阻塞的远端观察病灶 这对于喉CTVE成像尤为重要 因为纤维内镜不能观察声门结构以下 而CTVE则可以观察 观察到纤维内镜无法到达的管腔 如血管 鼻窦内腔等 帮助引导纤维内镜活检及治疗 可改变透明度 透过管腔观察腔外情况 但CTVE亦有其局限性 首先 CTVE观察到的只是病变的影像 缺乏组织特异性 且不能进行活检 其次 对扁平病灶的检测敏感性较低 另外CTVE不能对管腔内膜的颜色变化及细节情况进行观察 对结肠内残留的粪块无法与息肉和肿块区分 肠腔充气不足也造成观察困难 肝右后叶癌3DCT成像冠状面正面观 肝右后叶病灶 紫红色 箭示 被正常肝右前叶 橙色 所遮挡 3DCT图像旋转180 后 可清楚地观察到肝右后叶病灶 紫红色 正常人盆骨组织3DCT成像骨盆的结构显示逼真 正常人3DCT多组织成像在3DCT图像上 除骨骼 白色 外 还可见动脉 红色 静脉 蓝色 及腹壁软组织 橙色 同一例正常人3DCT多组织成像用切割刀切开腹壁软组织后 可见深面的膀胱 蓝绿色 箭示 及骼总动脉及分叉部 右纵隔旁神经纤维瘤 下颈及胸部3DCT成像可见甲状腺 绿色 肺组织 浅蓝色 颈部大血管及锁骨下动静脉 深部的肿瘤被遮盖 同一病例 3DCT图像用 矩形切割刀 开窗后 可见红线构成的 矩形 切割刀 箭头示 在 矩形 窗内 切割开的肺组织 深面的主动脉弓 右侧头臂干及肿瘤瘤体 黄色 同一病例 用扇形切割刀切开胸廓软组织 肺组织及静脉可见红线构成的 扇形 切割刀 短箭示 在切割开的 扇形 窗内 可清晰地看到位于右侧头臂干 右锁骨下动脉及肺组织深面的瘤体 长箭示 同一病例 3DCT图像选择性组织显示 除去胸廓及肺组织后 并旋转至右侧位可显示肿瘤的整体形态 瘤体与主动脉及大血管分支无粘连 手术顺利切除肿瘤 右侧颈部颈动脉体瘤3DCT成像正面观察 下颌骨将右颈动脉分叉部的肿物遮挡 仅在右下颌下方见少许瘤体 橙红色 同一病例 在后处理中将头颈部骨骼冠状面完整地剖开观察可清晰地显示瘤体呈 蔓状 包绕右颈动脉分又部 箭示 同一病例 在后处理中将头颈部骨骼矢状面完整剖开观察可清晰地显示右颈总动脉分叉部及位于其内侧的瘤体 左侧胫 腓骨多处粉碎性骨折3D图像旋转后从侧面观察骨折断端的前后错位情况 同一病例 胫腓骨的3D图像旋转到一定角度时 能观察到胫骨的粉碎性骨折线 箭示 垂体瘤3DCT图像从上向下观察 可见瘤体 黄色 能清楚地观察肿瘤与大脑前 中 后动脉的关系 同一病例 3DCT图像旋转角度观察肿瘤与周边大血管的关系 肿瘤侵犯大脑中动脉 垂体微腺瘤3DCT图像从上向下观察 可见垂体前部4 5mm大小的微腺瘤 黄色 箭示 后部为正常垂体组织 橙红色 双侧为海绵窦及大脑前 中动脉 同一病例 3DCT图像旋转到冠状面上观察 可见微腺瘤位于垂体前 下部 高度为4mm 病灶与双侧海绵窦及前动脉关系显示清 正常人侧脑室3DCT成像3DCT图像类似于侧脑室的 铸型图 能清楚见到侧脑室体部 前 后及颞角 蓝色 同一病例 3DCT图像从上向下观察 可见侧脑室体部与枕角 紫色 形态 大脑镰的静脉影显示良好 四 CTA CTA是经周围静脉快速注入水溶性有机碘对比剂 在靶血管对比剂充盈的高峰期 用螺旋CT对其进行快速容积数据采集 由此获得的数据再经计算机后处理 通常采用MIP SSD和VR 重建成三维血管影像 CTA是一种微创性血管造影术 可清楚显示较大动脉的主干和分支的形态 清晰地显示动脉与肿瘤的关系 从不同角度观察动脉瘤的形态 大小 位置 蒂部和血栓等情况 MIP对血管的形态 走行和管壁钙化显示较好 但无法区分重叠的骨骼 钙化和强化的动脉和静脉 因此 M