【转】CT中的“层“与“排“的区别

转自:CT中的"层"与"排"的区别

    自从离开医院,专业培训磁共振,有差不多5年时间没有接触CT了。影像技术及影像医学诊断说到底是一门经验技术累积学科,这种学科的特点就是熟能生巧,几年不碰,我觉得我的CT技术都差不多全部忘光了。

    最近有空也在看CT技术及诊断的书籍,就是不想完全把CT知识都丢光了。偶然间上各种影像论坛,看见我2~4年前发的帖子,还有好多内容是关于CT技术的,有一篇是2014年发的,一算距今已经快五年了。

    所以,今天在整理一些CT的内容,自己回顾一遍,再查一些资料,重新写一遍,也是对知识的温故知新。

    CT术语中的“”和“”只要是接触过CT的相关人员都不会陌生。对于大部分有工作经验或者专业的CT技术人员来说,理解这两个相关术语并不困难。而对于CT操作不太熟悉或者很多医学生,影像技术学生来说,经常容易把他们搞混淆。

    "层"(Slice)和"排"(detector row)是两个完全不同的概念,这一点首先需要大家明确。

    “排”是指CT探测器在Z轴方向的物理排列数目,简单来讲就是有多少排(个)探测器,就是多少排CT,这个指标主要是反映CT硬件结构。可以说排是一个硬件性参数。所谓硬件性参数就是直接可以在硬件(实体)中反映出来的,比如64排,那么可以数出来探测器的阵列数。目前的CT都是多排CT(MDCT),即Multi-detector CT或者可以写成Multi-row CT或者Multiple detector row CT。

    “层”是指CT数据采集系统(Data Acquisition System, DAS)同步获得图像的能力,简单的说就是同步采集图像的DAS通道数目或机架旋转时同步采集图像的层数,这个指标主要是反映CT扫描的功能。可以说层是一个功能性参数。所谓功能性参数是指要通过图像性能来反映的,不能直接通过实体显示。有多少层CT就代表扫描一圈能够同步获得多少幅图像。比如,我们常说的16层CT、64层CT,就是表示扫描一圈能够获得16层图像、64层图像。目前的CT基本上都是多层CT(MSCT),即Multi-Slice CT或Multi-slice spiral CT或Multislice CT。

    当然,在很多CT的书籍中,无论是国内的还是国外的,这两个术语基本上是随机的。甚至有些书籍直接这样写“Multiple detector row CT (MSCT)",把两个概念或者术语经常相互切换,相互替换。理解其含义的人当然明白其各自的意义及侧重点,但是很多医学生经常被搞蒙。在部分书籍使用多排CT(MDCT)或多层CT(MSCT)中,主要是侧重点或者比较说明有所不同。比如,有的书籍使用MDCT是为了和single-detector row CT(SDCT)相比较。

    第二点需要注意的就是,由于“层”和“排”是不同的概念。所以,很多时候,层和排并不是一一对应的

    前面讲了“排”代表探测器的阵列数,一般来说排越多,探测器宽度越宽,一次扫描完成的宽度越大,一次扫描得到的图像也越多。但是由于探测器的物理排布,组合方式及设计理念的不同,“排”数相同的CT得到的“层”数可能并不一样。

    举个例子,如果每排探测器一次采集可以获得2幅图像,那么一排实际上对应的是两层。比如,某某机器的64层CT,实际上探测器是32排,每排出2幅图,一次采集可以获得64幅图像,所以该CT也可以叫做64层CT,也可以叫做32排CT。

    在MSCT多层CT技术中,DAS控制着数据的采集及传输。利用DAS电子开关对受X线激发的多排探测器陈列的不同组合,可以进行不同层厚图像的采集。但是同步采集图像的层数仍然受到DAS通道数目的限制。也就是说,DAS是真正的决定同步多层采集图像的能力,与容积成像能力相关的应该是DAS通道数目,即“层”的数目。因此,层的叫法应该更准确。“排”的数目多少只决定对不同采集层厚的组合能力,与CT同步采集层数并没有直接的关系。因此,“层”更能精确地评价CT机器的扫描性能,也更便于CT使用者的理解。

    目前GPSTH(GE、Philips、Siemens、Toshiba被Canon收购、Hitachi)都具有各种性能及参数的CT。在排数及层数上也是有非常多的选择。

    CT的发展从早期的单排CT,到双排CT,到螺旋CT及多层螺旋CT,可以说经历了3次飞越。

图6:传统的X线成像

图7:第一代非螺旋CT

    第一次飞越是由非螺旋CT发展为螺旋CT,英文Spiral CT或Helical CT,主要的技术革新是利用了滑环技术,探测器可以连续旋转,这次飞越使CT摆脱了逐层扫描的模式。传统的非螺旋CT扫描模式采用的是进步-采集模式,即step-and-shot。这种采集方式包含了两个周期:数据采集周期和非数据采集周期。在数据采集周期,病人不动(扫描床位置不动),X线球管和探测器以一定速度绕病人旋转一周,采集数据;当一层数据采集完成以后,进入非数据采集周期,扫描床移动到下一个扫描位置,等待新的数据采集周期。可以发现,螺旋CT出来之前,CT扫描是采用逐层扫描进床的模式,扫描速度非常慢,而且容易产生伪影,也不方便做一些受呼吸运动影响大的部位。

图8:滑环技术原理示意图

 

图9:螺旋CT示意图

 

图10:非螺旋CT vs 螺旋CT

    第二次飞越是由单层螺旋CT发展为多层螺旋CT。多层螺旋CT是指在单层螺旋CT的基础上,增加了探测器在Z轴方向上的-排列数目,这样可以使X线管旋转一周,完成多个层面(断面)的数据采集。相比于单层CT,多层螺旋CT的主要优势在于扫描速度的大幅度提高。扫描速度提高以后,我们可以做很多新的项目,如一些呼吸运动器官的扫描得以实现。另外,由于Z轴(即层面方向)的探测器数目增加,使CT扫描的层厚得以更薄,提高了Z轴方向的空间分辨率或者层间分辨率,这样可以使各项同性成像成为可能。

图11: 4排CT(注意Z轴方向探测器数目)

图12:多排探测器

    CT的发展除了在传统的探测器数目“排”上及采集数据重建图像“层”上做文章以外,目前大部分公司都在往能谱及能量上发展。第三次飞越应该就是将CT从单一的密度分辨率成像发展到类似多参数成像,如双源CT、能谱CT。

图13:心脏冠脉成像是目前CT的主要应用之一

    目前CT发展到了从单纯比“排”数、“层”数到更多功能性比较,比如大家经常听到了双源CT,双能量CT,能谱CT等。

    另外,大家出去听各种讲座,会经常听到一个词“双同”或“三同”,什么意思呢?

    三同,指的是同源、同时、同向。

    同源是指同一射线源发射(高低能量X射线的特性完全一致,无能量偏移);

    同时是指同一时间采集数据(高低能量X射线的采集时间完全一致,无时间偏差);

    同向是指同一方向采集数据(高低能量X射线的衰减路径完全相同,无空间位移)。

 

图14:CT在心血管中的应用

    今天的内容到这里结束了,玩了一次“跨界”,影像技术及知识都是需要经验积累的,很久不碰,势必生疏。CT是这样,MR更是这样。原来在医院还经常做CTA,后处理,现在真的忘得差不多了。由于个人CT水平有限,文章中有不足及错误之处,希望大家多多指出及斧正,感谢大家只支持。

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