高端CT技术的性能比较与分析

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1、2010. 04高端CT技术的性能比较与分析张伟 李晓梅 王建国摘 要本文综述了各高端 CT （如双源CT Brilliance iCT 、320排CT宝石CT的核心技术，并分青岛大学医学院附属医院 医学工程科别对探测器技术、低剂量控制和后处理技术进行了性能比较与分析，最后给出了各 高端CT勺优势与不足。关键词高端CT;探测器；低剂量；后处理技术-# -2010. 04-# -2010. 04随着科学技术在医学领域的广泛应用，挖术在我国的发展也历经了日新月异的变化，分别经历了实验室阶段 及头部CT成像、非螺旋 CT时代及体部CT成像、螺旋时 代及血管CT成像、多层螺旋 CT时代及心脏CT成像阶

2、段。 然而，技术的进步是永无止境的，新推出的高端CT就是最好的证明。200年，西门子在美国放射学会年会（简称RSNA年会）发布了首台双源CT，成为当年RSNA年会最受瞩目的高端CT，仅隔两年，在 2007年的RSNA年会上， GE、Philips和东芝分别推出了宝石CT、Brilliance iCT和320排CT，向西门子的双源 CT发出了挑战。1各高端CT勺核心技术提高图像质量，提升扫描速度，降低辐射剂量，优化 后处理流程是四大高端CT生产商的最终目标。在通往这个目标的过程中，高端CT向两个不同的方向发展，一个是提高时间分辨率，也就是缩短图像重建时所需扫描数据 的采样时间；另一个是扩大一次扫

3、描的覆盖范围。和西门子走的是能量成像路线，而Philips和东芝则走的是容积覆盖路线，虽然路线不同，但他们都不同程度的进行了硬 件和软件的创新。表1列岀了各高端 CT的关键技术1-4。表1各高端CT的关键技术嚴 sSCTpinionH菽IftS 障低心噸基疑肝的朮對iti7FiMRC朗*鬲41痕吁鶴龄坤翌百的0 barfly也.111*齐和右妊趾d的阳膚. 有熾拉艷乳音査瞰巾绘占画田厲nw比储H丰#座戌农弋费遅“的課曙诧.阳F文币JSk咖剧爱代证曜IVJEAEEKfECT如*fcre曲 摘目可门喪M时龍2各高端CT勺技术比较与分析2.1探测器技术探测器是CT最核心的部件，好比 CT的眼睛，决定

4、着 图像的质量。西门子SOMATOM Definition 系统是全球首台双源计算 机断层成像系统，它改变了目前常规使用的一个X线源和一套探测器的CT成像系统，在成熟的 SOMATOM Sensation 64技术和Straton零兆球管的基础上，在机架内一体化整合 了 2个X线源和2套探测器来采集 CT图像（两个探测器 成90度角，分别对应1个球管）。该系统具有 78 cm的大 机架孔径和成像视野，以及200 cm的扫描范围，通过数字精控摇篮床技术，使扫描床往返连续运动，时间分辨率达 到83 ms，可不受病人体型或身体状况限制，对病人实施最 恰当的扫描，拓展了临床应用的范围。Philips的

5、Brilliance iCT彻底摒弃了传统技术，以平衡 发展的设计理念实现了机架、驱动、球管、探测器等全部 重要结构的整体跨越。采用8厘米超宽NanoPanel三维球面探测器设计，通过采用纳米高集成探测器技术，将传统 CT探测器组件高度集成于一个模块，每块NanoPane l都相当于256个传统CT的探测器单元。由于采用了球面排列， 在探测器Z轴上的每个探测器模块均垂直于球管光源。这 种设计使NanoPanel成为唯一一种可以使用三维滤线器来 同时过滤X - Y - Z三轴的X射线散射线的探测器，首次 从硬件上消除散射线伪影，不仅改善图像清晰度，更显著 降低了为克服以往清晰度降低所额外付出的射

6、线剂量。东芝公司的 Aquilion One 320排CT是一款动态容积 CT，具有0.5mm探测器，其采用动态容积扫描模式，一圈 扫描覆盖160mm的范围，可以完成全身各个脏器全器官各 向同性和各时同性的扫描和成像，把CT成像模式从“拍照” 变为“高清摄像”，成就了 CT的功能成像，实现CT常规从形态学检查到功能性成像的飞跃。其独有的coneXact锥形束重建算法突破大范围成像的瓶颈，保证了成像质量2宝石能谱CT采用宝石作为探测器材料，据称是在宝 石中加入稀土元素后，达到宝石的分子结构，故称为“宝 石” CT（Discovery HD 750型）。宝石透气性好、纯度高，其 稳定性比传统的稀土

7、陶瓷探测器和钨酸镉探测器高岀二十倍，再加上无缝切割技术，可以保证更好的图像质量和更低的辐射剂量。此外，通过引入能谱栅成像的新技术， 把CT成像推向了前所未有的 5维空间（xy、寸间和能量） 成像，不但能够分析人体组织的化学组成，而且能够使用 能谱栅成像观察和分析解剖和病理信息。资料显示1:其密度分辨率达到类 MR软组织成像，空间分辨率可达1mm冠脉，临床常规扫描能显示支气管的五到七级分支，清晰 显示毫米级血管。表2 对各高端CT探测器的相关性能参数进行了比较5-8。性瞰MM辟42WO.vA3刊eirslliuf*1K1itr血p Ct：ltt血IflUnl.sT2.2低剂量控制与后处理技术辐射

8、剂量一直是制约 CT发展的主要因素之一，也越来 越受到人们的关注。四大高端CT生产商都很重视低剂量控制技术。西门子双源CT由于使用两套影像系统同时工作， 不需要进行多扇区米集，机架只需要旋转90度就可以米集到高质量的心脏图像，另外，可根据心率的快慢自动选择 最快的扫描速度，通过实时的适应性ECG脉冲剂量调控技术减少心脏采集时的高剂量曝光，它的心脏采集剂量要减 少一半以上。Brilliance iCT采用大面积探测器在心脏成像方面以非 螺旋扫描取代螺旋扫描，从而消除螺旋扫描的重叠覆盖， 在得到优质图像的前提下整个心脏成像的辐射剂量减少 80%以上，降低至2-3msv。成人冠脉扫描在1-2mSv（

9、 BMI28 时，Step &shoot 模式下肺部低至0.34mSv，婴幼儿心脏 扫描均在1mSv以下。东芝320排CT的剂量调节模式可以使心脏扫描只在默 认的期相使用常规剂量，而其它大多数时间的扫描剂量只 有常规的20%。另外，东芝最新开发的婴幼儿安全扫描模 式软件包，自动根据婴幼儿的年龄、体积大小、体型等因 素调整每次扫描的剂量以获取最佳的图像质量2。与螺旋扫描相比，在相同噪声水平下降低了30%以上的扫描剂量。GE的宝石能谱CT采用宝石作为探测器材料，使管球 瞬间可以变化发射能量，能够扫描出常规CT不能发现的细小病灶，心脏检查的辐射剂量最低至0.62mSV。在后处理技术方面，西门子双源C

10、T综合应用多种后处理技术，其中心脏“一站式”的后处理技术仅需一个程 序就可以对冠状动脉、心肌瓣膜进行多种重组和分析，从 而对心脏进行全面的形态学与功能学诊断叫Brilliance iCT与Brilliance诊断工作站和太空站口服务器兼容，它配有 四核处理器，并采用独有的激光滑环数据传输系统，瞬间 完成超大数据量的传递，其每秒传输的数据量是传统技术的5倍。Rapidview重建单元进一步提高了重建速度。东芝 320排CT采用双处理控制台，副台在进行图像后处理或者 照相时，不会影响主台扫描病人，而且使用东芝全球战略 合作伙伴Vital公司开发的全新版本的工作站DV后处理软件，利用探针技术，可以做

11、到10秒之内就完成DV数据重建， 在一些非心脏检查部位 DV数据处理速度比64排CT更快， 对心血管的处理速度快且效果好，但在选件种类上不如GE的宝石CT全面，GE在后处理技术上表现了强大的优势。 它是目前唯一一款能够精确观察冠脉狭窄程度与3mm以下支架腔内结构的 CT设备，其采样率高达 7131HZ，冠状动 脉周围的钙化与支架的伪影问题得到彻底解决，显著提高 了诊断成功率，初步显示了能谱分析的魔力。3优势与不足西门子双源CT的最大优势是提高了时间分辨率，能达到83ms，这就意味着对病人的要求降低，在冠状动脉CT检查中，心脏成像的图像质量不再受患者心率过慢和心律 不齐的影响，无需控制心率，实现

12、了可靠的心脏图像采集， 十分适合心血管疾病患者较多的医院。然而，西门子双源 CT在心脏扫描上的独特优势并没有运用到对其它脏器的扫 描上。它只是对心脏扫描时使用双球管，而对于其它器官 的扫描就只运行一个球管，这种球管的更替对球管的损伤 很大，容易造成球管使用不稳定。由此带来的球管的损坏 率也很高，球管的维修费用也很高。Philips的Brilliance iCT能在任何模式下进行256层螺旋扫描，而且它通过应用气垫轴承技术，扫描速度提高到 了前所未有的0.27S，是业内扫描速度最快的一款CT。但它的探测器宽度只有80mm还不足以完全覆盖整个心脏或其它脏器。东芝320排CT的探测器宽度达到了160

13、mm, 一次性扫描可以将整个脏器包含在内，是目前上市CT中探测器宽度最大的一款 CTo它更大的优势在于对脏器的灌注和 功能成像，实现从形态学检查到功能成像的飞跃，而且对 心血管诊断的后处理效果比较强大。但由于探测器覆盖范 围大，随之带岀了锥形角的弊病。在锥束几何学中，如果 锥角相当宽的话，图像质量就会下降或者岀现伪影。这是 因为沿着圆形轨道锥形扫描不能获得一整套数据来实现真 正容积数据成像9。这样由于探测器的宽度比较大，就会 造成前1-60幅图像和后260-320幅图像的横断面是无效的。 另外，在螺旋模式下，它的应用和64排CT差别不是很大。GE的宝石能谱CT的探测器材料采用了宝石，这种材 质

14、的变化意味着探测器接受能量大大提高，对X线相应速度更快。另外，管球瞬间就可以变化发射能量，使能量成 像进入一个崭新的领域，而且后处理工作站的功能比较强大。高端CT时代的到来，为临床影像诊断带来重大变革， 是CT发展史上的又一座里程碑。四大CT生产商不断的进行探索，为临床诊断和治疗提供了越来越高质量的图像， 不仅开拓了新的临床应用范围，而且也推动了医学的发展。参考文献1 石明国，杨勇，郑敏文等.新CT技术一“后64排CT的发展方向J.医疗卫生装备，2010,31(1):1-4.2 王琳琳，董振东.开启动态容积时代：Aquilion ONE 320排 CTJ.医疗卫生装备,2010,31(1):1

15、3-16.3 Achenbach S, Anders K, Kalender WA. Dual-source cardiac computed tomography: image quality and dose considerations J. Eur Radiol, 2008,18(6):188-198.4 高端影像领域-Brilliance iCT显奇能J.医疗卫生装备， 2009,30(12):131-132.5 Brodoefel H, Burgstahler C, Tsiflikas I, et al. Dual-source CT: effect of heart of hea

16、rt rate, heart rate variability, and calcification technique on image quality and diagnostic accuracyJ. Radiology,2008,247(2):346-55.6 Herzog C, Arning-Erb M, Zangos S, et al. Multi-detector rowCT coronary angiography: influence of reconstruction technique and heart rate on image qualityJ.2006,238(1

17、):75-86.7 Leschka S, Stolzmann P, Schmid FT, et al. Low kilovoltage cardiac dual-source CT: attenuation, noise, and radiation doseJ.Eur Radiol, 2008,18(9):1809-18178 Weustink AC, Mollet NR, Pugliese F, et al.Optimal electrocardiographic pulsing windows and heart rate: effect on image quality and radiation exposure at dual-source coronary CT angiographyJ.Radiology,2008,248(3):792-798.黄光亮.宽探测器CT-多层CT技术新进展J.放射学实践， 2009,24(2):215-217.-19 -