CT扫描

定义

CT扫描是一种将多角度X射线测量数据交由计算机重建为断层图像的影像学检查。检查中，X射线管与探测器安装在环形机架内，围绕平躺于电动检查床上的受检者旋转，人体沿直线通过机架，形成螺旋式的扫描轨迹^[1]。探测器记录到的数据并不能直接观看，需要经计算机重建才转换为反映人体某一平面的二维断层图像，也可进一步构建三维影像^[1]。

与普通X射线摄影只得到组织重叠的投影图像不同，CT输出的是真正的断层图像，显示某一层面的组织密度分布，图像之外的结构不会叠加干扰，因此密度分辨率较高^[2]。这一特点使其能区分肌肉、脂肪、结缔组织等X射线平片上难以分辨的组织类型^[3]。

原理

CT成像的物理基础是不同组织对X射线的吸收与衰减存在差异。X射线束穿过人体某一厚度的层面后，由探测器接收透射强度，经模数转换送入计算机，解算出该层面各体素的衰减系数，构成数字矩阵，再按灰度等级显示为图像^[2]。像素值取决于该像素所代表的小体积组织对射线的衰减程度，而衰减又与组织的原子序数和密度相关^[4]。

组织衰减程度通常以亨氏单位(Hounsfield Unit，HU)表示，水定为0，软组织大致在20至60之间，钙化超过100，脂肪约为-40至-80，空气为-1000^[4]。重建时需要根据检查部位选择相应的数学演算方式，常用的有标准算法、软组织算法和骨算法，算法选择不当会降低图像分辨率^[2]。

为突出血管、肠道等结构，检查中可经静脉注射、口服或经肛门引入含碘造影剂，造影剂本身不具放射性，但在图像上呈高密度，便于分辨组织边界^[5]。检查时受检者须保持静止，部分扫描还需短暂屏气，以减少运动造成的图像模糊^[3]。

发展历程

CT的技术构想与英国工程师戈弗雷·豪斯菲尔德(Godfrey Hounsfield)有关。20世纪60年代末，他在EMI公司从事模式识别研究时提出，若围绕物体从足够多的角度测量射线，就有可能推算其内部结构；他先以伽马射线源和探测器搭建实验装置，后改用X射线作为能量源^[6]。美国物理学家阿兰·科马克(Allan Cormack)此前已独立推导出由多方向投影重建断层图像的数学理论，其成果在1963年发表^[7]。

1971年，伦敦郊外的阿特金森·莫利医院用豪斯菲尔德设计的装置完成了首例临床头部扫描，患者为一名疑似脑肿瘤的妇女，图像显示出明显的病灶^[6]。1972年4月，他在英国放射学研究所年会上报告了这一成果，被视为CT正式诞生的标志^[6]。1979年，豪斯菲尔德与科马克因发展计算机辅助断层成像共同获得诺贝尔生理学或医学奖^[8]。

此后CT设备经历从非螺旋到螺旋、从单层到多层的演进。滑环技术使球管与探测器能够连续旋转，检查床单向移动，扫描轨迹呈螺旋形，从而摆脱逐层扫描模式，可在扫描区间任意位置重建图像^[2]。多层螺旋CT通过增加探测器排数扩大单圈覆盖范围并提高纵向分辨率，2002年前后出现16层产品，2003年后64层设备相继推出，其后又出现128层、256层及320/640层等型号^[2]。

应用

CT适用于全身多数部位的检查。在颅脑方面，可用于诊断脑血管病变与颅内出血，急性中风时虽不能排除血管阻塞，但能排除出血，从而为抗凝治疗提供依据；对颅骨与颌面骨骨折、鼻窦病变及牙科种植评估也有价值^[9]。在胸部，CT对肺炎、肿瘤等含气组织变化通常无需造影剂即可显示，薄层高分辨率重建可用于观察肺间质改变^[9]。

CT血管造影通过静脉注入造影剂并快速定时采集，经数字减影处理去除背景组织，用于检出动脉狭窄或闭塞、动脉瘤与动脉夹层，以及肿瘤的异常供血血管^[3]。此外，CT可测量肿瘤大小、判断其侵犯邻近组织的范围，并用于监测抗炎或放疗等治疗的效果^[3]。CT还常用于外伤患者的快速筛查，以发现内出血等危及生命的情况，并可在其引导下进行活检等操作^[4][10]。

局限

辐射剂量是CT最主要的固有局限。CT检查所受辐射高于X射线平片，例如腹部CT的辐射量约为单次胸部X射线检查的300至400倍，而辐射累积会增加患癌风险，因此孕妇与儿童通常优先考虑其他检查方式^[11]。一次头颅平扫的有效剂量约2 mSv，大致相当于一年的天然本底辐射^[4]。

在软组织对比度方面，CT不及核磁共振成像，当诊断对软组织分辨要求较高时，后者更具优势^[9]。含碘造影剂可能引起不适或过敏反应，表现为打喷嚏、皮疹乃至呼吸困难，肾功能不全者的病情也可能因此加重^[11]。此外，金属物品会阻挡X射线并在图像上形成条纹伪影，检查前需去除首饰、纽扣等物件^[5]；心跳和呼吸等运动也会造成图像模糊，需要通过屏气或提高扫描速度加以控制^[12]。

参见

• X射线 —— CT成像所使用的辐射来源，其穿透与衰减差异构成图像基础。

• 核磁共振成像 —— 另一种断层影像技术，软组织对比度优于CT且无电离辐射。

• 正电子发射断层成像 —— 同样采用断层重建思路的核医学影像方法。

• 亨氏单位 —— CT图像中表示组织X射线衰减程度的量化标度。

• 造影剂 —— 用于增强血管与腔道结构显示的显影物质。