多層螺旋CT螺距

1、.隨著多層螺旋CT的普及，螺距(pitch)成為螺旋CT很重要的掃描參數(shù)。螺距是掃描架旋轉(zhuǎn)一周360進(jìn)床距離與透過(guò)探測(cè)器的X線束厚度之比，單層CT的X線束厚度等于探測(cè)器準(zhǔn)直寬，即等于采集層厚寬度。螺距的計(jì)算公式：P=S(mm)/D(mm) P：螺距S：掃描架旋轉(zhuǎn)一周360進(jìn)床距離D：為X線束厚度因多層螺旋CT應(yīng)用了多排探測(cè)器陣列，所以，X線束被多排探測(cè)器分為多束更細(xì)的X射線，透過(guò)探測(cè)器的X線束厚度以d(mm)表示，則：d(mm)=D(mm)/N其中：N為探測(cè)器排數(shù)。多層螺旋CT的螺距以P表示：則多層螺旋CT的螺距公式: P=S(mm)/D(mm)/N螺距決定CT的容積覆蓋速度，影響圖象的質(zhì)量。

2、掃描區(qū)域確定后，其它掃描參數(shù)不變，增加螺距時(shí)，完成總的容積掃描時(shí)間將縮短，但獲得的容積體積不發(fā)生變化，圖像質(zhì)量將受到影響。那么如何更好的應(yīng)用螺距（pitch），將從三個(gè)方面考慮：（1）掃描范圍（2）掃描時(shí)間 （3）圖象質(zhì)量pitch of screws 螺紋上相鄰兩牙對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的軸向距離，代號(hào)是P。如果帶電粒子進(jìn)入均勻磁場(chǎng)B時(shí)，其速度v與B之間成角，則粒子將作螺旋運(yùn)動(dòng)。而粒子在磁場(chǎng)中回轉(zhuǎn)一圈所前進(jìn)的距離叫做螺距（h)：h=2mvcos/(qB)單線螺紋的螺距等于導(dǎo)程，多線螺紋的螺距等于導(dǎo)程除以線數(shù)。螺距亦稱牙距。在英制中，以每一英寸（25.4mm）中的牙數(shù)來(lái)表明牙距。螺旋CT的問(wèn)世產(chǎn)生了一個(gè)新

3、的概念，螺距（pitch,P）。對(duì)早期的單層螺旋，各廠家對(duì)此定義是統(tǒng)一的，即螺距=球管旋轉(zhuǎn)360進(jìn)床距離/準(zhǔn)直寬度。對(duì)于多層螺旋CT螺距的概念有點(diǎn)復(fù)雜，多層CT的一個(gè)準(zhǔn)直寬度包含了多個(gè)相鄰的圖像。這樣，廠家的不協(xié)商（或者說(shuō)不妥協(xié)）導(dǎo)致了多層螺旋螺距公式中分母：準(zhǔn)直寬度定義的混亂。例如：MARCONI等多層CT將整個(gè)準(zhǔn)直寬度作為公式的分母（層數(shù)x單個(gè)準(zhǔn)直器寬度），而GE等則將每一層圖像的準(zhǔn)直寬度作為分母。由于基礎(chǔ)定義的混亂，造成了計(jì)算公式結(jié)果的混亂。前者無(wú)論是4、8還是16層，進(jìn)床距離等于整個(gè)準(zhǔn)直寬度時(shí)，計(jì)算結(jié)果螺距均等于1，而后者則不斷變化，計(jì)算結(jié)果螺距分別等于4、8和16。這種不同廠家定義的

4、混亂，造成了初接觸多層CT者的困惑。多層螺旋CT的技術(shù)原理及影像質(zhì)量多層螺旋CT的出現(xiàn)是CT技術(shù)革命性進(jìn)步，各廠家相繼開發(fā)出了4層、8層及16層螺旋CT。與傳統(tǒng)螺旋CT相比，多層螺旋CT在成像原理、技術(shù)特點(diǎn)有明顯的不同，圖像質(zhì)量也有明顯的改進(jìn)，本文介紹如下。1 多層螺旋CT原理1.1數(shù)據(jù)采集通道數(shù)據(jù)采集通道數(shù)是決定X線管球旋轉(zhuǎn)1周所能獲得的圖像層數(shù)， 目前各廠家推出的機(jī)型有2通道、4通道、8通道和16通道。有關(guān)專家估計(jì)，隨著技術(shù)水平的發(fā)展，制造成本進(jìn)一步降低，今后傳統(tǒng)CT甚至單層螺旋CT將逐步被多層螺旋CT所取代，尤其是性價(jià)比有優(yōu)勢(shì)的雙層螺旋會(huì)更加普及。1.2 探測(cè)器在探測(cè)器結(jié)構(gòu)上，多層與單層

5、螺旋CT最大區(qū)別是Z軸方向探測(cè)器排數(shù)，單層螺旋CT在Z軸方向?yàn)橐慌盘綔y(cè)器，而多層螺旋是由多排探測(cè)器組成探測(cè)器陣列，因此有的文獻(xiàn)將此類型CT亦稱之為多排螺旋CT。探測(cè)器組從形式上可以粗略分為等寬型(對(duì)稱型)及非等寬型(非對(duì)稱型)，目前16層CT的探測(cè)器都屬于非等寬型。非等寬型的優(yōu)點(diǎn)是利用較少的探測(cè)器單元，配合設(shè)置在探測(cè)器一側(cè)的精密準(zhǔn)直器，對(duì)層厚的選擇有更大靈活性，能更好地適應(yīng)錐形線束采集與重建方法。如在16層CT探測(cè)器的設(shè)計(jì)上，東芝公司中間為0.5mml6列，兩側(cè)分別為lmml2列，共40列，32mm寬；GE公司為中間0.625mml6列，兩側(cè)分別為1.25mm4列，共24列，20mm寬；飛利浦

6、和西門子公司為中間0.75mml6列，兩側(cè)分別為1.5mm4列，共24列，24mm寬。1.3數(shù)據(jù)插補(bǔ)及圖像重建算法由于探測(cè)器列數(shù)與寬度增加，錐形線束投影所造成的幾何學(xué)誤差會(huì)進(jìn)一步增大，為此，發(fā)展了相應(yīng)的多層采集錐形束掃描重建算法。如為了對(duì)應(yīng)采集平面的位相而采用的傾斜成像平面采集算法；螺旋濾過(guò)伴交叉校準(zhǔn)算法；非線性插入重建算法；一次采集16層的原始數(shù)據(jù)，然后作逐層二次重建算法等。這些新的重建算法目的在于減少錐形線束偽影，保證Z軸上的分辨力和保證采集速度。2 多層螺旋CT的技術(shù)特點(diǎn)2.1 螺距在單層螺旋CT中，螺距(pitch)被定義為X射線管球旋轉(zhuǎn)1周時(shí)掃描床移動(dòng)的距離(mm)與準(zhǔn)直器寬度的比值

7、，這里的準(zhǔn)直器寬度實(shí)際上就是層厚。因此，有的文獻(xiàn)中直接定義為檢查床移動(dòng)速度與層厚的比值。螺距是一個(gè)無(wú)量綱單位，可由式pitch=S/W計(jì)算，式中S是檢查床移動(dòng)速度，W是層厚。在螺旋CT掃描中，螺距與床運(yùn)行方向(z軸)掃描覆蓋率及圖像的縱向分辨率有關(guān)。在多層螺旋CT中，層厚并不是準(zhǔn)直器寬度，需要特別指出的是目前對(duì)于多層螺旋CT，螺距的定義各廠家及一些文獻(xiàn)中表述并不一致，主要區(qū)別在于用實(shí)際層厚還是用準(zhǔn)直器寬度來(lái)計(jì)算螺距，對(duì)于準(zhǔn)直寬度為4lmm，床移動(dòng)速度為每旋轉(zhuǎn)一圈4mm的掃描方式，這里的實(shí)際層厚為lmm，如果用傳統(tǒng)方法定義，則螺距為4。如果采用準(zhǔn)直器寬度來(lái)計(jì)算，則螺距為1。目前，GE公司和Sie

8、mens公司仍然沿用床移動(dòng)速度與實(shí)際層厚的比值來(lái)定義多層螺旋CT的螺距，Picker公司則采用床移動(dòng)速度與準(zhǔn)直器寬度來(lái)定義多層螺旋CT的螺距，讀者在閱讀有關(guān)文獻(xiàn)資料時(shí)應(yīng)注意區(qū)別。2.2 層厚多層螺旋CT的層厚在等寬型是由探測(cè)器排的不同組合決定，在非等寬型是由探測(cè)器和準(zhǔn)直器寬度共同來(lái)決定。通過(guò)電子開關(guān)控制探測(cè)器工作，并通過(guò)探測(cè)器的組合完成每一層數(shù)據(jù)采集，根據(jù)探測(cè)器單元的尺寸及相鄰單元組合，可實(shí)現(xiàn)0.5mm、1.0mm、1.25mm或5、10mm層厚選擇。2.3 縱向覆蓋范圍多層螺旋CT的最大優(yōu)點(diǎn)是一次連續(xù)掃描Z軸方向覆蓋范圍大，在相同的掃描時(shí)間和層厚的情況下，Z軸方向的覆蓋范圍是單層螺旋CT的數(shù)

9、倍，因此特別適合大范圍掃描，如各種血管成像，胸腹部聯(lián)合掃描等特殊檢查。覆蓋范圍與數(shù)據(jù)通道數(shù)、螺距、層厚、一次連續(xù)掃描所需總的時(shí)間有關(guān)。縱向覆蓋范圍可由式C=NPST/R來(lái)計(jì)算；式中N為數(shù)據(jù)通道數(shù)，P為螺距，S為層厚，T為總的掃描時(shí)間，R為球管旋轉(zhuǎn)一圈所需的時(shí)間。2.4 各向同性體素掃描它是指數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，最小體素為一立方體，目前各廠家的多層螺旋CT均可實(shí)現(xiàn)各向同性掃描。要實(shí)現(xiàn)各向同性掃描和重建除了和掃描層面的厚度有關(guān)外，還和掃描的FOV有關(guān)-如采用512512矩陣，在FOV為25cm時(shí)，東芝公司的16層螺旋CT的掃描體素約為0.5mm0.5mm0.5mm；在FOV為32cm時(shí)，GE公司的16

10、層螺旋CT的掃描體素約為0.625mm0.625mm0.625mm；在FOV為38cm時(shí)，飛利浦和西門子公司的16層螺旋CT的各向同性體素約為0.75mm0.75mm0.75mm。3 影像質(zhì)量3.1 時(shí)間分辨率及Z軸空間分辨率螺旋CT具有掃描速度快、時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，但就單層螺旋CT而言，某些運(yùn)動(dòng)的器官，特別是一些隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的器官，仍然可能出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)偽影，影響圖像質(zhì)量。多層螺旋CT球管旋轉(zhuǎn)1圈時(shí)間更短，如果層厚不變，覆蓋范圍更大，完成同一器官掃描時(shí)間更短，病人更容易配合，很少出現(xiàn)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)和隨機(jī)運(yùn)動(dòng)偽影，時(shí)間分辨率明顯提高。另外，多層螺旋CT在相同的覆蓋范圍，可采用較薄的層厚，極大地改善了Z軸空間分辨率，減小了部分容積效應(yīng)，提高了診斷的準(zhǔn)確性，三維重建的圖像質(zhì)量也達(dá)到了目前最高水平。3.2 影像噪聲在單層螺旋CT掃描時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)這樣的情況，當(dāng)掃描范圍較長(zhǎng)時(shí)(如主動(dòng)脈血管成像)，由于連續(xù)掃描時(shí)間較長(zhǎng)，受球管熱容量的限制，一個(gè)掃描計(jì)劃未完成時(shí)，機(jī)器會(huì)自動(dòng)停止掃描，使整個(gè)掃描計(jì)劃前功盡棄。為了保證數(shù)據(jù)采集的連