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牟文斌
张伟宏
中国医学科学院 中国协和医科大学
北京协和医院放射科 ，北京 100730
Wenbin Mou, Weihong Zhang
Department of Radiology, Peking Union Medical College Hospital, CAMS and PUMC, Beijing 100730,China
ABSTRACT
In this paper the new technology and innovation in multi-slice(multi-detector) Computed Tomography, and their correlated clinical applications are introduced.
Key words: Volume Scanning; Multi-detector; Perfusion; Calcification Scoring
70年代以来，计算机和信息技术的飞速发展带动了X线诊断技术的不断进步。
1972年由英国工程师Hounsfield设计，英国EMI公司首次生产出用X线束行横断层扫描的装置，简称CT(Computer Tomograph)。这是一种以信息数字技术为主显示那些对X线吸收差很小的人体组织中的真实图像的设备。由于它与传统的X线成像手段有本质上的区别，并且具有无可比拟的优越之处，故一开始便引起世界医学界极大关注。CT装置目前在性能和效率方面不断得到改进，应用范围不断扩大。这是X线诊断技术的一次重要突破，使医用X线设备再也不是一种简单的机 电产品，而成为具有现代化多学科综合性技术的生物医学工程设备。
CT自发明以来，随着各种相关技术的发展，其技术始终是向着提高扫描速度、改善图像、提供更多功能、降低X线剂量的方向发展。80年代，螺旋CT技术的使用为X线技术临床应用开拓了新的天地，为CT领域的研究取得长足的进步，使得CT扫描从轴位图像时代开始进入体积扫描时代，带动了CT技术的又一飞跃。本文以多排探测器CT为代表的新技术及其临床应用加以综述。
一、 CT最新的技术发展
CT的发展体现在多个方面，但都是围绕着多排探测器的发展而展开的,下面我们分别介绍。
1．数据采集系统(DAS)
探测器是CT的核心部件，探测器技术的发展对CT整体性能有着至关重要的影响。近年来，探测器的发展主要体现在两个方面：
首先,探测器由单排发展为多排。即在Z轴方向有8-34排不等。多排探测器又分为两大类:一类是以西门子公司为代表的非等宽型探测器,以中心为分界线,向左右两侧各有4排探测器,每排宽度分别为1mm、1.5mm、2.5mm和5mm,共20mm ；马可尼公司的多层CT也采用这种结构；另外，东芝公司也采用非等宽技术，但探测器排列方式有所不同，其中心是4排0.5mm的探测器；左右两侧各有15排1mm的探测器，共计32mm。另一类是以GE公司为代表的等宽探测器，共16排，每排1.25mm，共计20mm。采用这种方式的还有飞利浦公司。
其次，制作探测器的材料也有很大改进，由过去的氙(Xe)气改进为超高速稀土陶瓷(UFC)，具有更高的转换效率和量子捕获率。
尽管有多排探测器，但受技术的限制，并不能同时采集与探测器排数一致的数据，通常只有四个数据读出通道，即只能同时采集四个层面的图像数据。根据所需要的层厚不同，读出系统将探测器组合成不同的四组，分别同时读出。如GE公司的等宽探测器同时可产生2×0.75mm,4×1.25mm,4×2.5mm,4×3.75mm,4×5mm,2×7.5mm和2×10mm等多种组合；而西门子的非等宽多排探测器可同时有2×0. 5mm,4×1mm,4×2.5mm,4×5mm,2×8mm和2×10mm等组合。2001年底，GE在原等宽16排探测器的基础上加以改进，推出每秒可同时采集8层数据的CT；而西门子公司推出了SMOATOM Sensation16，共24排探测器，管球每旋转一圈，可同时采集16层图像，在0.5s每圈的转速下，每秒可采集32层图像数据。
2．X线管球
为了增加扫描范围，提高图像质量，CT的核心部件X线管球向着大容量发展。在单排CT时代多为2.0MHU容量的管球，目前都得到了很大提高，如西门子的DURA球管5.3MHU,GE用Performix AVD金属陶瓷球管6.3MHU，飞利浦用MRC203 球管7.7MHU。
3. 主要技术参数
空间分辨率：大于15线对/cm，最高可达30线对/cm。密度分辨率：3mm孔径0.25％密度差。时间分辨率：全扫描为375ms；部分扫描为250ms；在SOMATOM Sensation16中，0.42s心脏扫描模式下可达105ms。
4．主计算机系统
由于探测器数目的增加，导致数据量呈几何级数增加，这就需要由高性能的图像处理阵列和数据运算器。一般采用专门设计的图像处理工作站。具有64位多GPU，大内存，大硬盘，以便实现多任务并行处理。大数据量的三维图像处理可以实时完成，从而真正提高了工作效率。
5. 重建算法
由于探测器的改进，使得X线束由单排探测器时的薄扇形变为锥形，以便覆盖更大的Z轴范围。如果仍然采用单排探测的重建算法，就会产生很多锥形线束伪影(Cone Bean Artifact)。为了解决这个问题，各公司采用了各自独特算法来改进图像质量，如优化采样扫描(Optimized Sampling Scan)，滤过内插法(Filter Interpolation)，适应性轴向内插(Adaptive AXIAL Interpolation)和锥形线束重建(Cone Bean Reconstruction)等。图像重建速度也有所提高，达到0.5s/幅(512矩阵)。最新的西门子公司SMOATOM Sensation16 型CT可达6层/s。
此外，利用一组原始数据可以重建不同层厚的图像，达到了扫描层厚与图像质量的非相关性。即：用薄层扫描厚层重建，可得到与厚层扫描相同的密度分辨率。同时消除了部分容积效应；而用厚层扫描层重建，也可获得高对比度的图像。不像单排探测器CT那样，图形质量严重依赖于扫描层厚。
6. 旋转控制
扫描旋转部分的驱动，除了传统的皮带机械传动以外，又出现了电磁驱动技术，采用脉冲控制，提高了稳定性，减小了机械噪声。
7. 网络传输
符合DICOM3.0 标准的组件已成标配，可以方便地将图像传输到其他影像设备上，实现图像共享，并且可以将CT与医院信息管理系统相连，直接读取病人信息，方便日常检查，提高了工作效率。 |
