第15章 CT扫描检查技术基础.doc

第十五章 CT扫描检查技术基础一、CT的检查程序和方法 CT和其它大多数检查一样，有它的检查程序和方法，另外，CT是一项大型的检查，且检查费用相对较高，所以必须在检查前做好充分的准备工作，合理地安排病人，使整个检查工作有序进行，以达到预期的目的。1.预约登记病人来到放射科后，首先由登记室接待，并由登记室负责做好以下工作：(1) 仔细审查申请单是否填写完整，检查部位是否符合要求，并根据检查部位、扫描方式，由登记室估价后请病人交费，然后根据病情的轻、重、缓、急和本部门的工作情况合理安排病人的检查时间。(2) 如检查需要预先作准备工作的，给病人检查须知并做好解释说明工作。(3) 病人检查完毕，应将检查申请单归还到登记室，并由登记室登记、填写片袋和病人照片一起交医师写诊断报告。(4) 编写病人姓名索引、诊断索引，做日常工作量及其它各项统计工作。(5) 检查完毕，已写出诊断报告的CT片袋仍旧回到登记室，并由登记室负责归档。2.扫描前病人的准备 CT检查前病人的准备工作对于CT检查的成功与否起着至关重要的作用，以下是作CT检查前，病人需注意或须准备的一般情况。(1) 做CT检查前，病人须携带有关检查资料，包括以前检查的CT、MRI和常规X线检查的资料，以及其它临床检查资料。(2) 被检查的病人和陪伴家属进入CT室必须换鞋，保持CT室机房内整洁，以免灰尘等进入影响机器的正常运行。(3) 对病人应作好耐心的解释说明工作，包括检查中机器发出的声响等，消除其紧张情绪，以使检查能顺利进行。(4) 检查并去除被检部位的金属物品，如发夹、钥匙、钱币和含有金属物质的钮扣等，以防止伪影的产生。(5) 对于不能合作的病人，如婴幼儿、昏迷的病人，须事先给予镇静剂,详细用法见各章节。(6) 对于胸腹部检查的病人，作必要的呼吸训练。如根据呼吸的指令或指示灯有规律的呼吸，以避免呼吸或运动伪影的产生。(7) 需要作增强的病人，应详细询问有无药物过敏史，有无不宜使用对比剂的身心疾病，根据药物使用说明做或不做过敏试验。(8) 对于作腹部检查的病人，须根据检查的需要，事先作好口服对比剂或水等的准备。另外，检查前一周内，做过食管、胃肠钡餐和钡剂灌肠的病人不能作腹部CT扫描，以避免肠腔内遗留的钡剂影响CT扫描。(9) 做盆腔扫描检查的病人，还需提前一天作好口服对比剂的准备，需特别注意服用的方法、时间和剂量等注意事项。3.扫描的基本步骤 CT的扫描检查工作大体可分成以下5个步骤：(1) 输入病人的资料。此项工作在操作台上通过键盘或触摸屏上进行(通常有监视器屏幕提示)，其包括病人的姓名、性别、出生年月、CT号等；选择扫描方向，是头先进还是足先进；病人的位置是仰卧、俯卧、左侧还是右侧卧；如果是增强扫描，要注明C+，其它特殊扫描方式，必要时也注明。(2) 摆病人体位。摆体位是将病人准确地、舒适地按照检查要求安置在检查床上。安置前首先根据检查的要求确定是仰卧还是俯卧，头先进还是足先进，然后帮助病人躺下，并根据检查的需要采用适当的辅助装置，固定病人的检查位置。如头颅检查采用头颅扫描架，膝关节扫描使用的膝关节托等。按照不同的检查部位升高检查床床面，开启定位指示灯，将病人送入扫描孔内，具体的进床深度视检查部位而异(请参照人体各部位扫描技术)，熄灭定位指示灯，并将床位指示复零，此举主要的目的是使扫描时床移动有一个相对固定和易于记忆的参照值。(3) 扫描前定位。定位也就是确定扫描范围，此举可采用两种方法。一是扫描定位片，根据检查的要求定位片可以是前后位或侧位，然后利用CT机扫描软件中的定位功能确定扫描的起始线和终止线。这种方法比较直观、准确，目前的CT检查大都采用此法。另外一种方法是在摆体位时，利用定位指示灯直接从病人的体表上定出扫描的起始位置。这种方法节省时间，且可以省去一张定位片，但缺点是定位不如扫描定位片准确。此外，定位片除了确定扫描的范围外，也相当于常规X线检查的一张平片，有一定程度的诊断意义。定位扫描的具体方法是，通过键盘或鼠标等工具选择定位扫描，然后，根据得到的定位片直接在监视器屏幕的图像上，确定扫描的起始线、终止线和范围。(4) 扫描。扫描是CT检查的主要步骤，目前的CT机大都有横断面扫描（轴扫）、螺旋扫描（单层或多层螺旋扫描）和其它的一些特殊扫描功能，具体采用那种方式，需要操作者在扫描前选定，详细内容和方法参见以后各章节。根据不同的机器，扫描过程还可分为手动方式和自动方式。手动方式即扫描完一层后，需要做下一层的操作选择，并每次需按曝光按钮；而自动方式则只需按一次曝光按钮，即可完成整个由定位片确定的扫描范围。扫描的具体步骤是：先确定扫描方式，然后选择扫描条件及按下曝光按钮。整个扫描过程中，操作者要密切观察每次扫描的图像，根据需要有时要调整扫描的范围等（如被扫描部位在图像中的位置是否适当等）。(5) 照相和存储。照相和存储是完成整个检查的最后一步工作，根据不同的机器情况照相可自动拍摄完成或手工拍摄完成。自动拍摄是指在CT机上可预先设置，操作者只需在每次扫描开始时调整好窗宽、窗位，扫描完毕CT机会自动根据设置依次将所有扫描的图像拍摄完成。手工拍摄是扫描完成后，由人工一幅、一幅拍摄。自动拍摄速度快、简便，但对所有扫描图像无法选择及做图像的后处理；手工拍摄速度较慢，但可有选择地拍摄，并可根据需要做一些放大、测量和CT值等后处理工作。一般扫描完毕的CT图像都暂存于CT机的硬盘上，如需永久存储，可选择磁带、光盘等存储介质。存储的操作，通常在选定需要存储的病人后，输入存储的指令即可。二、CT的扫描方法1.CT的常规扫描 CT的常规扫描又称平扫，是CT检查中用得最多的一种方法，它的含义是按照定位片所定义的扫描范围逐层扫描，直至完成一个或数个器官或部位的扫描。一般，CT检查都需作常规平扫，然后根据具体情况作或不作进一步的各种CT检查。常规平扫通常是以部位或器官为检查单位区分的，如头颅扫描是以脑室为扫描对象并包括颅底，而上腹部扫描则通常以肝脏的上下界为扫描范围，其包括左侧的脾脏及两者之间的胰腺。在平扫检查中须注意下列一些情况：(1)准确地定位。其不仅可减少不必要的扫描，同时也使病人少受不必要的射线剂量。(2)作必要的记录。有些情况比较特殊的或对诊断有参考价值的须随时记录在申请单上，为诊断或下次检查参考。(3)四肢的检查一般须作双侧同时扫描，以供诊断参考。(4)体位、方向须准确标明。因为CT检查中左右的标注是根据仰卧、俯卧，还是头先进、足先进由计算机程序自动标注，方位的概念对于诊断来说特别重要。2.CT的增强扫描采用人工的方法将对比剂注入体内并进行CT扫描检查称为CT增强扫描，其作用是增强体内需观察的物体对比度。注射对比剂后血液内碘浓度增高，血管和血供丰富的组织器官或病变组织含碘量升高，而血供少的病变组织含碘量较低，使正常组织与病变组织之间由于碘浓度差形成密度差，有利于病变的显示和区别。如血管在常规平扫中与软组织密度相仿，注入对比剂后就可清楚地分辨器官或组织内的血管情况。另外，利用血供的情况还可区别良、恶性的肿瘤和较小的病灶。其它如空腔性脏器引入对比剂后，可进一步清晰地显示被检器官的情况。增强扫描的扫描方式基本上和平扫相同，其差别仅仅是注射和不注射对比剂，但一般临床上所指的增强扫描，只是指对比剂通过周围血管注入人体内的这一种扫描方法，通过口服对比剂使脏器增强在狭义上不属于增强扫描范围。3.定位扫描定位扫描是正式扫描前确定扫描范围的一种扫描方法，它和一般扫描的不同处是，平扫和增强扫描时CT的扫描机架是围绕病人作360度旋转，每扫描一层检查床移动相应的距离；而定位扫描时扫描机架在12、9、3点钟位置固定不动，只有检查床作某个方向的运动。另外，定位扫描一般一个病人只做一次。机架内的球管在12点钟位置时，其扫描的结果得到的是前后或后前（根据病人是仰卧还是俯卧）位的定位相，球管在9或3点钟的位置时得到的是侧位的定位相。4.动态扫描动态扫描可分为动态单层扫描和动态多层扫描，在Siemens系列CT扫描机中，动态单层扫描被称为dynamic screen或/和dynamic series，动态多层扫描被称为dynamic multiscan。动态单层（dynamic screen）是在短时间内完成某一预定扫描范围的扫描方法，这种扫描方法能在少于非螺旋扫描约1/3之一的时间内，完成一个部位或由定位片确定的整个扫描范围，故对一些不能自主控制、躁动的急诊病人，或需在短时间内完成扫描的病例非常有用。动态单层或动态序列（dynamic series）是对某一选定的层面作时间序列的扫描，整个扫描过程中，被扫描的层面不变，而只有时间间隔的变化。动态多层（dynamic multiscan）基本与动态序列相同，差别仅仅是动态多层在所定的时间序列中作多层的重复扫描，而动态序列只作某一层的重复扫描。这两种扫描方法在增强扫描中，通过计算软件都能得到对比剂-时间增强曲线，有助于某些疾病的诊断。5.目标扫描和放大扫描目标扫描和放大扫描作用大致相同，此处归于一类。通常情况下，目标扫描是对感兴趣的部位或层面作较薄的层厚层距扫描，而对于感兴趣区以外的层面，则采取较大的层厚层距扫描，以减少病人的X线剂量，并且在其它部位病变的情况已基本排除的情况下，这对病人以及检查设备的利用是有益的。目标扫描有时可对兴趣区采用缩小扫描野的放大扫描，但不是必定采用的步骤。放大扫描是指缩小扫描野的一种扫描方法，它的着重点是在于放大欲仔细观察的部位。采用这种方法可使被扫描观察部位的影像放大，从而提高诊断效果。放大扫描是在X线通过被检查的物体时，使透过较小的物体衰减射线由较多的探测器接收，故又称为几何放大，这种方法须与后处理中的图像放大功能区别。6.薄层扫描 薄层扫描一般指层厚小于5mm的扫描，非螺旋和单螺旋CT机最薄的层厚一般可达1mm，而高档的多层螺旋CT机，最薄的扫描层厚已可达0.5mm。薄层扫描的优点是能减少部分容积效应，真实地反映病灶及组织器官内部的结构。一般用于较小的病灶或较小的器官的检查，如肝脏和肾脏的小病灶，肾上腺的检查等，有时薄层扫描是在常规扫描发现或怀疑有小病灶的情况下作局部的加扫。扫描层厚越薄，图像的空间分辨率越高，有时为了获得较好的图像质量，也采用薄层扫描。7.重叠扫描 重叠扫描是指扫描时设置的层距小于层厚，使相邻的扫描层面有部分重叠的扫描方法。如采用扫描层厚为10mm，层距为5mm，相邻两个扫描层面就可有5mm厚度的重叠。重叠扫描可减少部分容积效应的影响，提高小病灶的检出率，但这种方法由于扫描层面重叠，病人的辐射剂量增加，一般不作为常规的检查方法，只用于发现病变时局部兴趣区的扫描。8.高分辨率扫描高分辨率扫描通常须采用较薄的扫描层厚（12mm）和采用高分辨率图像重建算法，结果能得到高分辨率的扫描图像。临床上，这种扫描方法常用于肺部某些疾病的诊断，如肺的弥漫性、间质性病变和肺结节，颞骨岩部内耳等。高分辨率CT扫描由于分辨率高，受部分容积效应影响小，对结节内部结构和边缘形态的显示更清晰，故对临床上鉴别诊断较为困难的肺部结节性病灶的诊断，具有更高的临床使用价值。9.定量骨密度测定定量骨密度测定也是CT扫描的一种检查方法，它是利用X线对人体组织的衰减，其CT值与物质的密度线性相关，并借助于已知密度的专用体模，通过人工或专用软件的计算，最后得出人体某一部位的骨密度值。它是确定有无骨质疏松的一种常用检查手段，目前大多数CT机所做的骨密度测定都是单能定量CT（single energy quantitative CT,SEQCT）。另外一种CT的骨密度测量方法是双能定量CT（duel energy quantitative CT,DEQCT），它一次检查同时使用两种不同的射线能，即高和低两种kV，目的是减少骨和骨髓脂肪对X射线衰减差所引起的测量误差。这两种测量方法中，后一种的测量准确性相对要高一些，但病人接受的射线剂量也要多一些。10.氙气增强CT扫描氙气增强扫描是采用氙气作显影剂来测量脑血流量的一种方法。检查时病人不断地吸入医用氙气，同时进行连续的CT扫描，扫描结果可得到氙气增强的CT扫描图像。根据病变部位测量兴趣区，并与对侧比较，测量得到的数值以每分钟100g脑组织的血流量ml为单位计算。氙气增强的CT扫描可确定脑缺氧的部位、范围，还可测量相应区域范围内的血流量，对治疗脑血管疾病有一定的指导意义，在脑卒中、外伤、动脉瘤、闭塞性脑血管病、癫痫和多发性硬化上也有临床应用价值。11.脑池造影CT扫描脑池造影CT扫描是将对比剂注入脊髓蛛网膜下腔，经体位引流使对比剂充盈脑池后，再作CT扫描显示脑池的一种方法。脑池一般在平扫时也能显示，但注入对比剂后脑池与周围组织的对比度进一步提高，特别是桥小脑池和鞍上池显示更清楚，因而对于桥小脑角、脑干和颅底区的病变，常规CT检查无法明确诊断时，可采用脑池造影CT检查。脑池造影可使用两种不同的对比剂，如使用非离子型碘对比剂的为阳性对比剂脑池造影，使用过滤空气作为对比剂的为阴性对比剂脑池造影。12.胆系造影CT扫描 胆系造影CT扫描是指先经静脉或口服对比剂，使胆系显影增强后再作CT扫描的一种检查方法。胆系造影CT扫描是一种无创或微创的检查方法，可清楚地显示胆囊内和胆囊壁的病变，根据胆囊和胆管是否显影，还可评价胆囊的功能是否正常。根据胆系用药方法的不同，还可分为静脉胆囊造影CT扫描和口服胆囊造影CT扫描。静脉胆囊造影CT扫描通常注射4050%的胆影葡胺2030ml，于注射后3060分钟进行CT扫描检查。口服胆囊造影CT扫描通常口服0.51克碘番酸，服药后1214小时进行CT扫描检查。三、CT的对比剂及临床应用 1.对比剂的分类及药理特性CT对比剂可分成阳性和阴性两大类。阳性对比剂多数为水溶性，常见的是三碘苯的衍生物，其可分为两种：一种是离子型对比剂，另一种是非离子型对比剂。离子型对比剂的主要成分是三碘苯甲酸的盐，产品如泛影葡胺、异泛影葡胺等，由于是盐类，对比剂溶液中带有阴阳离子，因此被称为离子型对比剂。非离子型对比剂不属于盐类，它们是单体或双体三碘苯环结构的对比剂，产品如优维显(Ultravist)、欧乃派克(Omnipaque)、碘必乐(Iopamiro)等，非盐类对比剂在水溶液中不产生离子，故称为非离子型对比剂。对比剂的临床使用主要与对比剂的碘浓度、渗透压和粘稠度有关。表15-1，离子型对比剂在水溶液中会分解成大量的阴、阳离子，故具有高渗性、高离子性和弱亲水性的特点。高渗性可以使血浆渗透压升高和使血容量增加，并导致人体一系列的生理和病理改变；高离子状态使其分子与血液中钙离子结合，可引起低血钙导致心功能紊乱；弱亲水性增加了药物的化学毒性。非离子型的对比剂在结构上去除了羧基和阳离子，使对静脉及蛛网膜下腔的毒性显著降低，并且由阳离子高渗引起的副作用发生率明显降低。另外，非离子型对比剂有许多亲水的羟基，均匀地分布在对比剂分子周围，增加了水溶性。CT中应用的阴性对比剂主要有气体和油脂类，但气体和油脂类在CT检查中也较少使用。而作为对比剂使用的水在CT检查中经常使用，如观察胆囊有无阳性结石或胰腺炎等不宜使用阳性对比剂的情况下，常使用水以替代阳性对比剂。非离子型对比剂是对比剂生产和应用上的一大进步，它与离子型对比剂相比具有毒性小、含碘量高、副反应小和增强效果好等优点，唯一的缺点是价格较贵。上述的对比剂中不管是离子型还是非离子型，它在人体中的作用方式主要通过人体血液循环后由尿路排泄，又称尿路排泄对比剂，它是根据血液循环到达某一脏器的时间，并选择该恰当的时间扫描而获得增强效果。另外还有一些对比剂在CT检查中也经常使用，如用于胆囊造影CT检查的口服碘剂类对比剂碘番酸，用于胆管造影CT检查的胆影葡胺，胆影葡胺也为静脉给药，注射方法为缓慢静脉推注（5分钟）或静脉滴注，注射后3060分钟可达最大增强效果。表15-1. 对比剂的种类及特点 对比剂名称 英文名称 浓度 碘含量 渗透性 粘稠度 (%W/V) (MgI/ml) (mosm/kg) 20 37 离子型 泛影葡胺 Angiografin 60 282 1438 16.0 7.2 异泛影葡胺 Conray 60 282 1300 9.0 4.0 泛影钠 Hypaque sodium 50 300 1541 3.3 2.5 复方泛影葡胺 Urografin 76 370 1940 18.5 8.9 非离子型 优微显 Ultravist 62.3 300 610 8.7 4.6 欧乃派克 Omnipaque 64.7 300 640 11.6 6.1 碘必乐 Iopamiro 61.2 300 616 8.8 4.7 引自“全身CT诊断学” 曹丹庆 蔡祖龙 主编2.增强对比剂注射方法 静脉滴注法：常规用100150ml碘水对比剂由静脉快速滴注，维持整个扫描过程。该方法可持续较长的时间维持血管内对比剂的相对浓度，能提高血管与组织间的对比度，对脏器的实质有一定的增强作用，但不能在短时间内提高病灶与组织间的对比度而使病灶显示更清晰，故不常规使用。 静脉团注法：采用手推或压力注射器，一般以每秒26ml的速度将60100ml的碘水对比剂注入静脉。其血液中的浓度因对比剂的快速注入而急速升高，根据扫描时间的不同，可分别看到脏器内血管的动脉期、平衡期和静脉期，能清楚地显示病灶并可观察病灶内对比剂浓度的变化而估计病灶的性质。该法在血管内对比剂的浓度一般可达数分钟，为CT增强检查常用的方法。 静脉滴注团注法：即先由静脉滴注150ml碘水对比剂，然后再将60ml对比剂采用团注法注入静脉。该方法除了能保持血液中一定的对比剂浓度外，还有一个对比剂浓度增强的峰值，此法适用于显示血管的结构和有利于血管渗出性病变的显示。 静脉团注滴注法：方法顺序与上法相反，团注后滴注使血液中能维持一定的对比剂浓度，该法较适用于头颅CT扫描。 静脉多次团注法：采用手推或压力注射器。总量150ml的对比剂分三到四次团注，首次剂量稍多。此法可适用于胸部纵隔血管性病变的显示。 动脉团注法：本法需将动脉导管插到被检查部位，在扫描过程中快速同步团注对比剂，一般每次1015ml。此法增强效果好，但操作较复杂且对病人有创伤，一般不常用。 口服碘剂法: 口服碘剂主要用于胆囊的CT检查。一般于CT检查前12小时口服碘番酸0.51.0g，空腹作CT扫描。该法可观察胆囊内软组织的占位病变及阴性结石等。3.对比剂过敏反应的预防及处理 对比剂过敏反应是机体对异体物质进入所产生的免疫性反应。其释放组织胺缓激肽及5-羟色胺等，引起荨麻疹、哮喘、恶心呕吐等临床症状，严重的可发生过敏性休克。3.1 过敏反应的表现 (1)轻度反应：恶心；打喷嚏；面部潮红，皮肤出现荨麻疹等。 (2)中度反应：恶心呕吐；胸闷气急；头昏头疼；轻度喉头水肿；心跳加快，血压下降等。 (3)重度反应：在上述症状基础上，有进一步的发展。表现为大片皮疹；皮下或粘膜下出血；血压急剧下降，脉搏细弱；严重喉头水肿；大小便失禁，甚至昏迷等。 (4)死亡：上述病理反应不可逆的结局，导致呼吸、心跳停止，死亡。 以上的过敏反应一般可在注射对比剂后立即出现，也可在几小时后出现。发病急促者往往都较严重。3.2 过敏反应的预防及处理 碘类对比剂使用得当，绝大多数反应是可以预防或能得以减轻的。通常的预防措施有以下一些： (1)仔细询问有无过敏或药物过敏史。 (2)用药前常规作过敏试验。方法是对比剂原药中吸取1ml作静脉试验，观察有无阳性反应。 (3)尽可能掌握对比剂用量，小儿应按年龄体重计算准确，因为对比剂用量的多少很大程度上与过敏反应的发生率有关。 (4)注射对比剂前做好预防，如注射前12小时口服扑尔敏4mg及注射前15分钟静注地塞米松10mg等。 对比剂的过敏反应一般以对症处理为主，一旦发生，可分别按以下原则进行处理。 (1)注射对比剂时要密切注意病人的情况，如发生反应，轻者可减缓注射速度，重者应立即停止注射，并迅速给氧。 (2)对皮肤荨麻疹、喉及支气管痉挛等，可给予扑尔敏10mg肌注，或0.1%肾上腺素0.51ml皮下注射，亦可用氢化考的松100400mg或地塞米松510mg静注。给予吸氧，必要时气管插管。 (3)有神经系统损害出现全身抽搐、惊厥等症状时，可静脉给予安定10mg，必要时可重复给药。 (4)出现循环衰竭、血压下降时，给予升压药阿拉明、多巴胺等。严重者出现心脏停跳、呼吸衰竭时，采用心肺复苏术。四、CT机的操作与使用1. CT机的组成和结构 根据基础篇的介绍，我们已经全面了解了CT机组成和结构，其主要有成像系统和计算机两大部分加上附属设备组成，为了学习和掌握CT机的操作和使用，我们以Siemens系列的Somatom Plus CT机为例，了解该机的硬件和软件结构，熟悉操作使用。1.1 主要硬件结构(1) 机架 该机架由球管-探测器组件、数据采集系统、系统控制单元和马达驱动部分等一些必要的构件组成。机架的倾斜范围为25。(2) Siemens医学成像系统(Siemens medical imaging system,SMI) Siemens医学成像系统，或SMI，是一个高档的阵列处理器，它的作用是将原始数据重建成图像，或根据需要将图像数据重组成临床诊断需要的各种形式的图像。(3)主计算机和数据存储设备 主计算机和数据存储设备都位于一个计算机柜内，其包括VAX/VMS操作系统的小型计算机，存储系统软件的温盘(Winchester disk)，安装新软件和维修时使用的磁带机，图像和原始数据存储盘，供图像永久保存使用的可选组件光盘或磁带机。(4)高压发生器和电源分配器 CT扫描机中的高压发生器由一个高频转换器和一个微机管理的控制器组成，扫描开始时提供高压电源给球管。电源分配器和主电源连接，其中的电压补偿主要在电压波动时起作用。(5)检查床 检查床由马达驱动和微机控制，可上下或纵向运动。紧急情况下，水平纵向的运动也可由人工驱动。(6)操作控制台 Somatom Plus CT机的控制台称为主控台(diagnostic main console, DMC)，另有辅控台(diagnostic satellite console, DSC)为选配件。主控台和辅控台都有两个显示器，一个是文字显示器，另一个是图像显示器，两个显示器的分辨率不同，不能混用。主控台通过键盘或功能键，可作扫描、扫描后图像的重建、图像显示、图像处理、照相和图像的存储等，另外，开关机的电源开关也设在主控台的键盘上。 辅控台功能较少，只能作图像显示、图像处理、照相和图像的存储。(7)其它还有设在机架内的冷却系统，以及激光照相机等。1.2操作系统和应用软件 Somatom Plus CT机的主计算机是由DEC(Digital Equipment Corperation,DEC)公司生产，它的计算机操作系统称为VAX/VMS，它的CT应用软件被称为Somaris，其主要任务是处理内部指令和数据的传送。另外， Somaris根据执行的任务不同，又可分成两部分：应用和维修。应用部分的功能主要是执行扫描、图像重建和照相，其扫描中的各种特殊扫描功能详见第三章第二节。安装维修部分的主要功能是测试和调整系统的性能。2.CT日常开、关机和质量测试工作常规2.1日常开、关机工作 CT的开、关机不同于一般的X线设备。首先由于CT机是由计算机和成像系统组成的大型设备，它对电源的要求比较高，一般都采用专用电源，并且有自己专用的电源分配器(电源柜)，有的对计算机部分电源还配有稳压电源，所以开机顺序应该是电源柜闸刀、稳压电源开关、最后是CT机的电源开关，而关机顺序则相反， 在Somatom Plus CT机上，关电源前需先输入退出(exit)系统指令，待系统退出完毕才能关闭电源。其次是训练球管和作CT值校准，训练球管是对球管从低千伏、毫安到高千伏、毫安的曝光，目的主要是使一段时间不使用的、冷却的球管逐渐升温，避免突然地过冷、过热的情况出现，以起到保护球管的作用。该训练的程序由于机器的差别有所不同，如早期的CT机需人工进行球管的训练，而现在的CT机只需输入一个指令，即可完成全部的球管训练和CT值校准工作。校准是对电器设备(特别是探测器)由于环境的变化在扫描时引起的测量误差所作的修正，又称为“零点漂移校正”。2.2 日常质量测试常规 Somatom Plus CT机在按下主控台的电源开关后，通过系统自检、安装操作系统和系统初始化后，即进入人机操作对话界面，此时主控台上的Reset按钮灯闪烁，按下此按钮并持续2秒钟后放手，系统自动进入定标测试程序(calibrating)，显示屏提示移去扫描范围内的任何物件。定标测试程序的目的是确保扫描系统以及图像质量的稳定性，移去扫描范围内的东西目的是以空气为参照物作CT值的校准。程序开始后，系统按照已设定的几组扫描参数执行扫描，通常扫描的条件都是由低到高。根据厂家规定，每天开机后必须做calibrating。另外，开机后长时间未扫描病人(如2个小时以上)，也需要做calibrating，方法是通过键盘输入指令calibrating，系统即执行定标测试程序。五、病人的体表定位标志1. 颈部颈部体表标志因年龄、性别和个体而异，儿童和妇女呈圆桶状，成年男性骨性标志突出。舌骨 位于颈中线最上方，相当于第四颈椎水平。甲状软骨 成年男性在上缘处构成突出的喉结，其后方正对第五颈椎。环状软骨 位于甲状软骨下方，它的后方对应第六颈椎，它是喉与气管、咽与食管的分界处。2. 胸部 胸部的上界是由胸骨颈静脉切迹，沿锁骨到肩锁关节，再从此联线往后到第七颈椎棘突。胸部的下界相当于胸廓的下口。胸部和上肢的界限是三角肌的前缘。胸廓的体表标志 胸骨柄与胸骨体处形成向前突出的胸骨角，两侧与第二肋骨相连，可作为计数肋骨的标志。胸骨角相当于第四、五胸椎水平，后方对着气管分叉处。胸骨柄的中分处，相当于主动脉弓的最高点。剑突相当于第九胸椎水平。男性乳头对应第四前肋，相当于第七、八胸椎水平。女性乳头位置低，个体差异较大，不宜做体表定位标志。第二、三肋骨呈水平走向，往下各肋骨逐渐斜行，第二前肋间隙最宽，第五、六肋骨间隙最窄。肋骨的最低点相当于第三腰椎水平。肋缘 右侧肋缘相当于肝右叶下角。3. 腹部十二胸椎肋骨夹角 十二胸椎肋骨夹角（定位片），是肾上腺所在位置，常用作肾上腺扫描的定位。髂前上棘 髂前上棘连线中点，相当于第四腰椎。耻骨联合 耻骨联合常作为盆腔扫描的标志，如男性可用来作前列腺、膀胱扫描的定位，女性可作为子宫和附件扫描的定位。六、CT的图像的格式和窗宽窗位我们已知CT的图像是由许多像素组成的数字图像。扫描后得到的原始数据在计算机内重建后的图像是由横行、纵列组成的数字阵列，也被称为矩阵，如CT图像的矩阵大小为8080，则产生6400个像素。由于任意扫描厚度的层厚都具有一定的深度，对于一个二维的矩阵而言，出现了一个第三度的概念，即深度。像素加上第三度深度后，被称作为体素。在临床应用中我们可以根据扫描的需要改变扫描野(Field of View, FOV)，从而改变像素的大小。扫描野是指X线照射穿透病人后到达探测器，能被用于图像重建的有效照射范围。具体的应用实例我们将在高分辨率扫描中进一步讨论。根据已知的扫描野和矩阵大小，我们还可以利用下式计算出像素的大小： 扫描野像素尺寸(d) = 矩阵尺寸假定重建扫描野为25cm，矩阵大小为512512，那么像素大小为： 25 10mm像素尺寸(d) = 512 250mm = 512 = 0.5mm一般，CT机的像素大小范围可在0.1-10mm之间，那么体素的大小不仅仅根据扫描的层厚（深度），也和矩阵尺寸、扫描野有关（图15-1）。 图15-1 影响像素尺寸的因素根据以前的章节讨论我们已知，CT图像中的每一个像素都包含了灰阶的成分。图像的灰阶可以是256(28)、512(29)、1024(210)甚至于2048(211)，这些数值都是以计算机的单位比特数计算的，所以CT的图像也可以每像素的比特数表示，即8、9、10、11、12比特。每像素12比特的CT图像，可表达从-1000到3095的灰阶范围，总数是4096(212)。 图15-2 1000时，CT值与亮度的关系 图15-3 CT的窗宽和图像显示范围 图15-4 CT的窗位和图像显示范围CT扫描图像的形成是X射线透过人体后的衰减，其矩阵中的每一个像素都可由相应的CT值表示，而像素包含有灰阶，故一幅CT扫描图像可看作由CT值组成，如CT值+1000至-1000（图15-2），图中的数字值表示不同的灰阶，数字值的范围称为窗宽(W)，中间的数字值成为窗位(C)，CT值的单位是HU。按照目前多数CT机的设置，CT值的范围也是2000个，即从-1000到+1000，如果我们将窗宽设置成2000，窗位设置为0，那么每一个灰阶变化正好对应于CT值标尺。实际上，不仅人眼的感觉范围分辨不出如此多的黑白灰阶，就是现代的显示接收设备（如显示器、胶片）也不能显示这么多的灰度。一般而言，人眼在上述全灰度标尺范围内，只有当两个像素的灰度相差60HU时。才能分辨出它们之间的黑白差，这相当于在全灰度范围内把从全黑到全白的灰阶只分成33个级差，所以必须有一种技术来调节人眼与灰阶显示之间的差别，这种方法在CT中被称为窗口技术或窗宽、窗位调节。窗宽和窗位的调节在CT机中通常受操作台控制，调节窗宽窗位旋钮能改变图像的灰度和对比度，窗宽增加灰阶数增加，灰阶变长，显示图像中所包含的CT值也增加，同样小窗宽的显示图像则包含较少的CT值。如果我们将窗宽调在2000，窗位调在0，即可以看到整个灰阶，但软组织内一些小的病灶会遗漏，因为人眼分辨灰度的能力有限。窗宽窗位的调节属于数字图像处理技术，它抑制或去除噪声和无用的信息，增强显示有用的信息，但无论如何调节，窗宽窗位的改变不能增加图像的信息，而只是等于或少于原来图像中已存在的信息。七、CT显示的窗口技术 图15-5 不同窗宽、窗位选择对图像显示的影响 从上述我们已经得知，窗宽、窗位在图像显示技术中又称为窗口技术，它实际上是利用CT计算机灰阶调节软件程序适应人眼视觉灰阶范围的一种功能。CT机所设定的灰阶值范围各厂家可有所不同，如有-1000+3095HU（4095个CT值），也有-2048+6143HU（8191个CT值）的设置，根据X线透过物体后CT值的高低，以相对应的灰阶形式在图像上显示出来。在图像中，一般较低的CT值被转换为黑色，而较高的CT值则被转换为白色。由于人眼和显示器件无法显示如此多的灰阶，在实际应用中，我们常把显示灰阶设定在某个范围内，如很多CT机都把显示灰阶设定为16个，这表示显示图像从全黑到全白被平均分成16个级别显示。如果我们已选定的某一人体扫描层面显示图像的CT值范围为320HU时，则可知道上述CT值范围内显示灰阶所代表的CT值跨度是20HU，又如果选择的CT值范围为160HU时，则CT值的跨度为10HU，这也表示选择显示图像的CT值（或窗宽）范围越小，CT值的分级就越细，图像的对比度也越大。实际应用中窗宽、窗位是对应于整个CT值范围的相应位置而言，如图15-3，15-4所示，窗位是整个CT值范围内某一所选定的位置，确定的图像显示则以该CT值为中心；而窗宽则是选定窗位的灰阶范围。如图15-5A所示CT值的范围是+1000-1000，此处+1000表示骨骼，-1000表示空气，窗宽范围为2000，那么该窗宽窗位的设置表明0以上的CT值有1000个，0以下的CT值也有1000个，两者的中点是0（表示窗位）。如图15-5B所示，窗宽是200，窗位是0，那么图像中所有CT值大于+100表现为白色，CT值小于-100表现为黑色，CT值介于+100和-100之间则都表现为灰阶。又如图15-5C所示，当窗宽是200，窗位是+40时，图像中CT值低于-60的部分表现为全黑，而CT值高于+140部分表现为全白，介于+140和-60之间表现为灰阶。再如图15-5D所示，当窗宽是400窗位为0时，所有CT值高于+200表现为全白，CT值低于-200为全黑，介于+200和-200之间表现为灰阶形式。如果展示全部灰阶（窗宽），那么软组织的细微差别可见度提高。一般而言，窗宽增大图像对比度降低，而窗宽减小图像对比度增高。图15-6是人体中三种不同组织窗宽变化显示结果。窗位一般根据不同的组织器官相应调节，另外，窗位的设定除了确定图像灰度显示的位置外，还将影响图像的亮度。图15-7是三种不同组织窗位变化的显示效果。在实际应用中，我们必须根据不同的检查部位和显示要求正确设置窗宽、窗位值（图15-8，9）。一般，大窗宽适用对比度较大的部位，如肺和骨骼；较小的窗宽适用于对比度较小的软组织部位，如脑和腹部。窗宽、窗位使用通常遵循的原则是：(1)宽窗宽(4002000HU)通常是用于组织密度差别较大的部位，如在体部扫描成像时，为了更好地显示脂肪、肌肉等软组织，常采用窗宽350600照相。骨窗采用窗宽10002000；(2)窄窗宽(50350HU)往往是用来区分组织密度较为接近的图像，如颅脑图像中的白质和灰质常用的窗宽是80150，肝脏采用窗宽100250，以显示肝内高密度的转移灶；(3)窗位的设定应取所需观察部位的平均值，如体部软组织的窗位通常是060，而肌肉和内脏器官在增强扫描时的窗位大体是60150，肺部的窗位大约为-300-750。 图15-6 不同器官组织，不同窗宽对图像显示的影响根据窗宽和窗位的概念，我们可以计算出大致的CT值范围。方法是将窗位减去窗宽除2和窗位加上窗宽除2，即为该窗设置的CT值范围，用数学式表示如下： C - W/2 C + W/2 图15-7 不同器官组织，不同窗位对图像显示的影响式中C是窗位，W是窗宽。如某一脑部图像的窗宽和窗位分别是80和40，那么它所显示的CT值范围为080。同样，我们可根据窗宽和窗位的概念设计出各种不同的显示窗，如双窗、Sigma窗等。上述介绍的都属于线性窗，即当窗宽和窗位中某一设定不变而变化另一 图15-8 不同窗宽对图像的影响（从上到下，从左到右W10,W150,W300,W500,L=40） 图15-9 不同窗位对图像的影响（从上到下，从左到右L+50,L+100,L+150,L+200,W=150）设置时，它的变化是线性的；而双窗、Sigma窗则属于非线性窗，它们的窗宽、窗位调节不能使窗的显示呈线性变化，如窗位调高图像变黑，或反之。 图15-10 双窗设置原理图示 图15-11 双窗设置图像显示 图15-12 Sigma窗设置原理 图15-13 Sigma窗设置图像显示 由于人体组织密度的差异，不同部位所需采用的窗口范围也不同，为了方便检查和图像显示的需要，我们可以把两种CT值相差较大的组织在同一窗口中显示，这种显示的方法称之为双窗。双窗是一种最普通的非线性窗，在大多数CT机上都已预设了该功能。它的优点是能把两种不同类型的软组织同时在一张照片上显示，可以节省胶片，一般常用于肺部图像的显示。它的设置原理如图15-10所示。双窗设置的优点是显而易见的，但它也有缺点，主要是在两种窗设置的移行区形成一个边缘效应，对某些疾病的诊断可能造成一些影响，如图15-11所示。 在临床实践中，我们还可使用一种显示窗称为Sigma窗。Sigma窗也属于一种非线性窗，它的设置一般需通过CT机所附的软件来完成，按设置方法的不同可分为曲线法和数据转换法。曲线法的设置可由操作者直接改变原有线性曲线形态来完成。Sigma窗的设置是将原窗宽的下限提高到窗宽的上限，而将窗位所在的灰阶降低到最低灰阶（图15-12），从而形成了Sigma窗。根据图15-12，我们看到这种方法形成的是一条代表该非线性窗密度与灰阶对应变化关系的曲线。在改变窗宽窗位时，曲线的斜率会发生相应的变化，自动调节灰阶的分布。数据转换法设置非线性窗是以曲线法为基础的。首先确定非线性窗曲线的形态，然后选择实际使用中基本能适合大多数病人的窗宽窗位，最后根据该窗宽窗位的灰阶分布转换成数据。假设设置Sigma窗所采用的窗宽窗位分别是W1350，C-350，此时，窗宽的下限为-1025，上限为325，窗位为-350，将此数据代入Sigma窗曲线，就可得到相应的CT值。即CT值-1025的灰阶是1000，CT值-350的灰阶是-1000，CT值325的灰阶是1000。这三点之间各点的CT值与灰阶的关系会随着起点和终点的设置自动发生对应的变化，形成相应新的线性关系，即Sigma窗曲线。采用数据法得到的是一条固定的Sigma窗曲线，有时不能完全适应观察的需要，这是数据转换法的最大缺点（图15-13，Sigma窗图像显示）。八、CT图像的后处理技术1.多平面及三维重组成像 图15-14 多平面图像重组 图15-15 多平面重组成像原理 多平面和三维重组成像被称作是图像的后处理，实际上它们都是在横断面扫描的基础上经图像后处理后以不同方式显示图像的一种功能。一般，根据需要横断面图像可组建成冠状面、矢状面、斜面等（图15-14），这被称作多平面重组。由CT扫描重建后的一组图像，可被看作是某一部位的体积数据（图15-15），而计算机则是根据特殊显示的需要，重新调用这些数据并再重组后，形成临床观察所需的图像。多平面重组的优点是：首先是能够观察到特定的解剖结构，并且能够分清或分开在横断面扫描时某些重叠的或显示不清的解剖结构；其次能够帮助确定病变或骨折等的范围大小，有助于诊断。多平面重组的最大缺点是：由于是在横断面扫描的基础上重组，其图像质量受横断面扫描图像质量的影响，如病人在扫描期间移动或呼吸运动，都将影响多平面图像重组的质量。在三维重组方式中，通过横断面图像的组可获得逼真的、立体感的显示。这种组建方式和多平面重组一样，都需在薄层扫描的基础上，才能获得比较满意的图像。通常扫描层厚越薄，重组的效果越好。就三维重组而言，其三维显示的效果由于目前大都是采用表面阴影显示法，还与物体的对比度相关，即物体间的对比度越大，三维显示的效果越好。目前，采用螺旋CT扫描进行多平面重组有很多优点：其一，螺旋CT是在短时间内的容积扫描，由于时间短被扫部位不易移动和容积数据的采集完整；其二，螺旋CT可采用较厚的扫描层厚，而重建时可采用最薄的重建间隔，任意多次的回顾性重建但病人的辐射剂量不增加。通常后处理重组是为了更好地观察病变的位置、范围和与周围组织的关系时采用。在临床应用上，这两种方法适用于人体大部分部位和器官的显示，多平面重组的方法，可在不同剖面观察病变的情况及解剖关系；三维重组则为骨折和肿瘤等的定位提供准确、直观的信息。2.图像的放大、减影和滤过 图像的放大、减影和滤过都属于后处理显示功能。在观察微小或微细的解剖结构时，可采用放大技术。图像放大有两种方式，一是放大扫描，即缩小扫描野；二是电子放大，即利用软件功能的放大。电子放大可简单地利用数学方法进行，如将图像的数字矩阵与显示图像矩阵设为一一对应，此时被显