自CT技术问世并投入医学临床以来,已历经半个多世纪的发展。早期CT仅能扫描头部,如今已能实现全身各部位精细成像;从单层非螺旋CT到多层螺旋CT,尤其是近二十年的技术革新,使得CT设备每2-3年便迎来一次重大升级。
1、CT技术的诞生及演变
CT技术的诞生是X线摄影技术、计算机技术有效结合后的成果,该技术的问世让影像学检查进入一个全新时代。结合CT技术的医学应用可知,现在有三十几年的应用历史。在这些年中,CT的软件技术、硬件技术经历了多次革命性进步,第一次是1989年,在传统旋转扫描基础上,实现滑环技术、连续进床扫描技术,滑环技术可让扫描装置顺着同一个方向进行连续旋转,辅以连续进床,形成螺旋状扫描轨迹,由此诞生"螺旋CT"。第二次是1998年,多层螺旋CT(MSCT)技术问世,实现了球管环绕人体旋转一周可同时采集多个层面图像数据,并开启容积成像时代。这两次技术革命大幅提升了CT的临床应用价值,也让CT技术在医学领域广泛应用。
2、CT技术的核心突破
1998年,多层螺旋CT技术问世,在此之后,CT技术发展、临床应用处于加速发展状态,几乎每年均会新增一个多层螺旋CT产品,比如4层CT技术、8层CT技术、16层CT技术、32层螺旋CT技术等。2004年北美放射年会(RSNA)上,相应企业与商家又推出64层螺旋CT技术,64层CT成为焦点。CT技术的变化飞快,最初是非螺旋CT技术,现今主要使用螺旋CT技术;最初使用单层CT技术,现在使用多层螺旋CT技术。而CT技术革新主要体现在硬件升级,如宽体探测器、高热容量球管和高效计算机系统的迭代。
3、CT技术的探测器技术的跨越式发展
想要分析CT技术的变化,可结合探测器覆盖宽度实际变化评价,最初是单层CT,其探测器覆盖宽度是10毫米,即便是最薄的物理采集层厚,也只有10毫米。但在发展为多层螺旋CT之后,改用阵列探测器,这种探测器更先进,每一单列探测器的采集层厚能够实现亚毫米,阵列探测器组合覆盖宽度扩展至20毫米甚至是32毫米。现在主要使用的64排螺旋CT,单列层厚达亚毫米级(0.5-0.625mm),覆盖宽度扩展至40毫米,可清晰发现探测器发展朝薄层、宽体发展,覆盖宽度日益增大,层厚日益缩小,进一步提高影像学图像质量,又将全身扫描时间缩短至10秒以内,所得影像学图像均属于高分辨率亚毫米级。
4、高热容量球管和高效计算机系统的迭代及AI的应用
高热容量球管:传统球管功率低(如3-5MHU),需频繁冷却,限制连续扫描能力,液态轴承球管(如西门子Straton)热容量达8MHU以上,支持超高速连续旋转(0.2秒/圈),避免因过热停机。
高效计算机系统的迭代:迭代重建(如ASIR-V、ADMIRE)替代传统滤波反投影(FBP),传统滤波反投影需完整投影数据,低剂量下图像噪声显著;迭代重建通过数学模型迭代优化,允许使用50%剂量实现相同信噪比,支持高速低剂量扫描。
AI的应用:传统图像重建主要依赖CPU串行计算,64层CT重建也需数分钟。GPU并行计算+深度学习(如联影uAI),将512×512矩阵重建时间压缩至0.5秒,实现"扫描完成即出图"。
5、CT扫描速度提升的临床价值
运动、呼吸伪影的控制:心脏扫描从早期10分钟(需心电图门控)缩短至0.25秒(1次心跳完成),消除呼吸、心跳伪影。
急诊应用突破:胸痛三联征(冠脉+肺动脉+主动脉)扫描从30分钟降至5秒,满足卒中、创伤的黄金救治窗口。
辐射剂量减少:扫描速度越快,代表患者和X射线接触的时间越短,扫描安全性越高,64层CT的辐射剂量较早期设备下降90%,使检查的安全性显著提高。
6、小结
从10分钟级到亚秒级扫描,CT技术的进化始终围绕"更快、更清、更安全"。