回望50年:全球CT技術(shù)變遷史
摘要: 1979年,發(fā)生了一件"奇怪"的事?;始铱_林外科醫(yī)學(xué)研究院諾貝爾獎(jiǎng)評審委員會決定將當(dāng)年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給兩個(gè)沒有任何醫(yī)學(xué)背景的人
1979年,發(fā)生了一件"奇怪"的事。
皇家卡羅林外科醫(yī)學(xué)研究院諾貝爾獎(jiǎng)評審委員會決定將當(dāng)年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給兩個(gè)沒有任何醫(yī)學(xué)背景的人:
塔夫斯大學(xué)的科馬克(Allan M.Cormack)
英國電器與樂器工業(yè)有限公司(EMI)的工程師豪斯費(fèi)爾德 (Godfrey Newbold Hounsfield)
兩人不僅互不相識,而且都沒有博士學(xué)位,據(jù)說當(dāng)時(shí)諾貝爾獎(jiǎng)金評議會的54名評議員推翻了選拔委員會提出的人選,這在當(dāng)時(shí)引起了極大的轟動(dòng),在場等候的記者甚至都沒有拿到兩位獲獎(jiǎng)人的英文版介紹。
科馬克和豪斯菲爾德
究竟什么樣的成就讓諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)辦法給兩個(gè)沒有醫(yī)學(xué)背景的人呢?
頒獎(jiǎng)詞寫得清楚,表彰他們?yōu)榘l(fā)展CAT做出的貢獻(xiàn)。
諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)詞
如果你是業(yè)內(nèi)人士,應(yīng)該知道了,這個(gè)被稱作CAT的設(shè)備,就是我們在醫(yī)院里運(yùn)用最為廣泛的計(jì)算機(jī)斷層掃描儀(Computer Tomography),簡稱CT。
CT的發(fā)明被認(rèn)為是倫琴發(fā)現(xiàn)X光以來醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域最偉大的發(fā)明。
最初的夢想
自從倫琴發(fā)現(xiàn)X射線以來(參見那束光,照亮未來丨紀(jì)念倫琴發(fā)現(xiàn)X射線),技術(shù)的不斷進(jìn)步催生了一系列新的應(yīng)用,但對于許多疾病,常規(guī)X線圖像并不能提供肯定的掃描結(jié)果,因?yàn)樽罱K獲得的是所有照射身體結(jié)構(gòu)的重疊影像。所以醫(yī)生們很快有了一個(gè)新的夢想——如果能夠獲得沒有結(jié)構(gòu)疊加的斷層圖像那就完美了。
Siemens-Introskop傳統(tǒng)體層掃描機(jī),1934年
傳統(tǒng)的體層掃描機(jī)誕生于20世紀(jì)30年代初,生成了第一批沒有出現(xiàn)疊加的人體切面圖像。
例如,Siemens-Introskop的工作原理如下:
X線膠片和射線管圍繞待掃描人體部分移動(dòng)。在旋轉(zhuǎn)中心,射線聚焦并產(chǎn)生清晰的人體結(jié)構(gòu)照片,但這個(gè)區(qū)域之外的圖像是模糊的。
獲得1979年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的豪斯菲爾德更為人熟知。
另一位獲獎(jiǎng)人科馬克1924年生于南非,1944年畢業(yè)于開普敦大學(xué)。
大約在1957年,科馬克發(fā)明了一種計(jì)算X線在人體內(nèi)的輻射特性的方法,為CT的發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ),但是由于經(jīng)費(fèi)緊張,科馬克沒能制造自己的原型機(jī)。
之后科馬克移民美國,成為圖菲斯大學(xué)的物理學(xué)教授,并在1963年制造了CT原型機(jī)。
1966年科馬克加入美國國籍。
科馬克制造的CT原型機(jī),1963年
豪斯菲爾德1919年出生于英國的科學(xué)之城諾丁漢郡,1951年進(jìn)EMI公司。
在不知道科馬克研究成果的情況下,1961年研究計(jì)算機(jī)處理斷層圖像的技術(shù),1967年產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)斷層成像的想法,并在1968年獲得專利。
如果從豪斯菲爾德獲得專利算起,CT歷史到今年正好五十年。
豪斯菲爾德制造的CT原型機(jī),
隨后豪斯菲爾德對原型機(jī)進(jìn)行不斷改進(jìn)。
終于在1971年,豪斯菲爾德制造了一臺用于掃描人腦的CT機(jī)。
那時(shí)候,CT機(jī)還被稱為EMI掃描機(jī)。
為了避免商業(yè)機(jī)密泄露,在倫敦郊區(qū)的一家小醫(yī)院進(jìn)行了測試。
第一臺CT安裝地:Atkinson Morley Hospital,這是一家僅有150張床位的醫(yī)院。(圖片源自網(wǎng)絡(luò))
1971年10月1日,人類歷史上第一位接受CT掃描的是一位41歲的女性患者,患有腦部腫瘤。
如果放在現(xiàn)在看,這樣的圖像非常糟糕,但在當(dāng)時(shí),能夠區(qū)分灰白質(zhì)已經(jīng)是科學(xué)家夢寐以求的事了。
因此在當(dāng)時(shí)它產(chǎn)生的圖像令醫(yī)學(xué)界非常震驚;更讓人震驚的事它竟然來源于EMI唱片公司(就是這家百代唱片公司)。
第一臺EMI CT機(jī),右圖為第一例患者的腦部圖像,掃描一層圖像需要4.5min,矩陣為80x80,EMI CT在使用120kV掃描時(shí),最大管電流僅為32mA。
1972年4月,在英國放射學(xué)年會上,豪斯菲爾德發(fā)布了他的研究成果,震驚了世界,迅速引發(fā)了“CT熱”,超過15家公司加入了EMI開發(fā)CT掃描機(jī)的工作。
西門子在1974年研制成功了第一臺CT掃描儀,SIRETOM,這臺CT掃描一次可以重建兩幅圖像,矩陣也從80x80提高到128x128。
西門子第一臺CT掃描儀,SIRETOM,1974年
喬治城大學(xué)的Robert Ledley教授在1974年研制了可以用于全身掃描的CT設(shè)備:ACTA (Automatic Computerized Transverse Axial) 。
后來技術(shù)賣給了輝瑞公司,全身CT的掃描質(zhì)量有了明顯的提升,矩陣達(dá)到了256x256。
在之后的漫長歲月里,CT得到了快速的發(fā)展,硬件不斷變革,越來越多的CT設(shè)備推向市場。
西門子在1977年發(fā)布了自己的第一臺全身CT:SOMATOM。
SOMA是body身體的意思,TOM則是Computed Tomography里斷層的意思,因此SOMATOM的含義就是全身斷層。
差不多就是全身CT的意思。
SOMATOM,1977年
SOMATOM掃描的腹部平掃圖像,1977年
1979年,新款SOMATOM設(shè)備優(yōu)化了探測器系統(tǒng),空間分辨率提升了2倍。
同時(shí)使用心臟CT配件,設(shè)備首次可以對跳動(dòng)的心臟成像。這是通過一種被稱為心電“觸發(fā)”實(shí)現(xiàn)的:
心電圖測量心臟功能,使SOMATOM 2與患者的心跳同步。
然后,設(shè)備在心臟搏動(dòng)的特定時(shí)間點(diǎn)發(fā)出 X線脈沖,在心臟舒張期進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
這樣使得CT圖像在很大程度上免受心臟活動(dòng)的干擾。
第一幅“冠脈”CT圖像,掃描時(shí)注射30ml對比劑,延遲之后掃描一層,再注射對比劑再延遲,掃描
直到1987年,20多年的時(shí)間里,CT設(shè)備仍然處在最初設(shè)計(jì)的階段,基本技術(shù)沒有任何變化,仍然等待著第一次CT技術(shù)的革命。
“未來屬于螺旋CT”
20世紀(jì)80年代中期,CT掃描當(dāng)時(shí)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)通過現(xiàn)有技術(shù)無法再有重大改進(jìn)的階段。
1987年末,出現(xiàn)了滑環(huán)技術(shù)。
在此之前,掃描架通過電線接收電力,現(xiàn)在電力則通過滑環(huán)進(jìn)行傳輸。整個(gè)測量系統(tǒng)在新開發(fā)的專為持續(xù)高速旋轉(zhuǎn)而設(shè)計(jì)的軸承上運(yùn)行。
除了系統(tǒng)速度更高外,這一技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備運(yùn)行更加安靜,同時(shí)與之前啟動(dòng)-停止的運(yùn)行方式相比,機(jī)械磨損更少。
SOMATOM Plus是首臺全面旋轉(zhuǎn)也是當(dāng)時(shí)最快的CT系統(tǒng),360°掃描所需的時(shí)間縮短到了1 s。
滑環(huán)技術(shù)的出現(xiàn)為螺旋CT的誕生奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
SOMATOM Plus采集系統(tǒng),1988年
螺旋CT(Spiral CT)最初提出時(shí)聽上去非常不可思議。
因?yàn)楫?dāng)時(shí)CT要做的就是要讓病人停下來,然后掃描,并且在掃描過程中盡量避免運(yùn)動(dòng)。
而螺旋掃描的基本概念恰好是要在掃描過程中不斷移動(dòng)檢查床帶動(dòng)患者移動(dòng),X線以螺旋方式掃描患者身體。
批評人士甚至將螺旋CT稱為“產(chǎn)生CT偽影的方法”。
這里我們要提到一位德國物理學(xué)家Willie A. Kalender,螺旋CT的發(fā)明人。
Willie A. Kalender
Willie A. Kalender教授1949年生于德國,1975年畢業(yè)于威斯康星大學(xué)。
1976年-1995年加入西門子,在發(fā)明螺旋CT之前,1983年開發(fā)了世界上第一個(gè)雙能量CT(dual energy CT)產(chǎn)品,1987年開發(fā)了金屬偽影消除技術(shù)(metal artefact reduction,MAR)。
1988年Kalender教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開始研究螺旋CT,他們采用數(shù)學(xué)方法來解決運(yùn)動(dòng)偽影問題,將復(fù)雜的算法增加到重建圖像的軟件中,以便將檢查床的運(yùn)動(dòng)因素納入測量計(jì)算。
其他的部件大致與傳統(tǒng)的系統(tǒng)相似,但是需要進(jìn)行改進(jìn)以適應(yīng)螺旋CT的具體要求,在系統(tǒng)中對工藝進(jìn)行控制更為復(fù)雜。
同年底,Kalender帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)成功研制出首臺螺旋CT原型機(jī)。
1年后,經(jīng)過大量的試驗(yàn)和臨床測試,西門子在市場上推出了世界上第一臺螺旋CT掃描機(jī)SOMATOM Plus-S。
“容積掃描”就是身體某個(gè)區(qū)域全部的圖像,如整個(gè)器官成像。
使用螺旋CT,患者體內(nèi)發(fā)生的活動(dòng)不再是問題。
第一臺螺旋CT SOMATOM Plus-S,1991年
SOMATOM Plus-S拍攝的圖像細(xì)節(jié)清晰,甚至可以用來確定患者的骨骼礦物質(zhì)含量。
這意味著,這一系統(tǒng)可以與OSTEO CT軟件一起使用,來診斷和監(jiān)控骨質(zhì)疏松癥狀的變化。
SOMATOM Plus-S自動(dòng)定位脊椎骨的輪廓,確定要掃描的斷面,然后將結(jié)構(gòu)以清楚易理解的圖形呈現(xiàn)出來。
這一過程的關(guān)鍵因素是這種掃描可以準(zhǔn)確地重復(fù),以便用于在定期檢查中查看疾病的發(fā)展變化。
通過螺旋CT確定骨骼礦物質(zhì)含量,1991年
1990年,一切已經(jīng)變得非常明朗,未來屬于螺旋CT。
在1992年秋舉行的RSNA年會上,其他主要的CT廠商發(fā)布了各自采用滑環(huán)和螺旋技術(shù)的CT系統(tǒng)。當(dāng)時(shí),眾多專家認(rèn)為在未來螺旋CT只會用在高端系統(tǒng)上。這一預(yù)測后來被證明是錯(cuò)誤的。
排的戰(zhàn)爭
在螺旋CT誕生后的10年,1998年,多層螺旋CT問世了。
當(dāng)年的北美放射學(xué)年會上,四家主流CT生產(chǎn)商(GE,飛利浦,西門子,東芝)展出了4層螺旋CT。
多層螺旋CT的出現(xiàn)被認(rèn)為是CT技術(shù)發(fā)展的第二次革命。
多層螺旋CT與單層螺旋 CT 和雙層螺旋CT相比有較大差別,兩者在設(shè)計(jì)原理和構(gòu)造上明顯不同:
Z 軸上設(shè)有多排探測器結(jié)構(gòu),擁有多個(gè)數(shù)據(jù)采集通道,圖像重建所采用的計(jì)算方法也不同,掃描架、探測 器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 、圖像重建系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等都有較大的改進(jìn) 。
左側(cè)為單層螺旋CT,右側(cè)為多層螺旋CT
傳統(tǒng)的探測器每轉(zhuǎn)只能掃描一個(gè)斷面。
在多層技術(shù)中,發(fā)光二極管分布在不同排的探測器部件上,可以各自獨(dú)立地處理X線管傳輸?shù)男盘?,因而每次旋轉(zhuǎn)可以記錄多個(gè)斷面。
以SOMATOM Volume Zoom為例,每次旋轉(zhuǎn)可以記錄4個(gè)斷面。
SOMATOM Volume Zoom, 1998年
這一多排探測器利用X線輸出的效率大幅度提高,可以將相對于患者的縱向圖像分辨率提高8倍,同時(shí)可以顯著縮短身體較大區(qū)域的掃描時(shí)間。
在“自適應(yīng)陣列探測器”中,斷面非常狹窄,外緣探測器單元更寬。
由于X線準(zhǔn)直儀中有多種設(shè)定可以選擇,因而可以選擇每個(gè)斷面的分辨率在0.5~5.0 mm之間,這樣得到的斷面就比之前更薄。
多層CT SOMATOM Volume Zoom也是心臟計(jì)算機(jī)體層掃描史上的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
首張正真意義上的冠狀動(dòng)脈CT圖像于1999年在德國慕尼黑Klinikum Grosshadern醫(yī)院誕生。整個(gè)過程耗時(shí)約40 s,注射了超過160ml的對比劑。
1999年慕尼黑Klinikum Grosshadern醫(yī)院冠狀動(dòng)脈圖像。
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,CT發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)探測器迅速變寬的時(shí)期,平均每18個(gè)月,探測器的排數(shù)就增加一倍,這段時(shí)間被稱為“排的戰(zhàn)爭”。還有學(xué)者總結(jié)這是CT的“摩爾定律”。
探測器排數(shù)每18個(gè)月增加一倍,這種趨勢在2007年東芝推出320層CT后停止
但是這種趨勢在2007年終止了。
當(dāng)年東芝在RSNA年會上展出了320層CT Aquilion One,世界上第一臺探測器寬度達(dá)到了16cm的CT,它由320排0.5mm的探測器單元構(gòu)成。
寬探測器的CT為臨床研究帶來了一些嶄新的應(yīng)用,但是隨之而來的是嚴(yán)重的錐形線束偽影,由于探測器變寬,而球管的光源還是點(diǎn)光源,導(dǎo)致兩側(cè)的圖像變形嚴(yán)重,最初的設(shè)備需要很多的探測器單元的數(shù)據(jù)對中心的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。后來算法的改進(jìn)對這些偽影進(jìn)行了優(yōu)化,但是之后再沒有更寬探測器的CT推出了。
東芝 320層CT Aquilion One,2007年
在這個(gè)階段,還有一種CT不得不提,那就是電子束CT(EBCT)。
電子束CT具有非常高的時(shí)間分辨率,因此在解決心臟成像問題上曾一度被認(rèn)為是非常好的解決方案,但是由于其密度分辨率和空間分辨率不及螺旋CT,而且螺旋CT轉(zhuǎn)速越來越快,優(yōu)勢更加明顯,因此電子束CT逐漸被淘汰。
EBCT主要提升了時(shí)間分辨率,但是密度分辨率和空間分辨率都不足
超越心跳
就在排的戰(zhàn)爭愈演愈烈的時(shí)刻,西門子的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),單純增加探測器寬度并不能解決心臟成像的問題,因此需要從其他方面進(jìn)行考慮。
這個(gè)時(shí)候,1977年的一個(gè)“多源CT”的專利進(jìn)入視野。
多源CT系統(tǒng)由間隔排列的多個(gè)球管和多個(gè)探測器組成,這樣的設(shè)計(jì)有助于提高時(shí)間分辨率。
但是實(shí)際上,由于空間限制,探測器越多,每個(gè)探測器就越小,會導(dǎo)致每個(gè)探測器的扇角越小,而所有探測器扇角的重疊區(qū)域才是有效的成像區(qū)域,過小的有效成像區(qū)域并不具有太大的臨床應(yīng)用價(jià)值。
出于提高時(shí)間分辨率的考慮,XY軸平面上間隔排列的雙源是比較理想的發(fā)展方向。
Franke多源CT的專利
2002年開始研究雙源CT項(xiàng)目,當(dāng)然當(dāng)時(shí)還不叫雙源CT,代號是R2D2,意思是兩個(gè)球管和兩個(gè)探測器。
巧合的是,這個(gè)名字和星球大戰(zhàn)里小機(jī)器人的名字一樣。
2002年11月的一張幻燈記錄了雙源CT思想的孕育和系統(tǒng)的最終參數(shù)?!癛2D2”這個(gè)代號,含義是2個(gè)X線管,2個(gè)探測器( 2 x-Ray tubes & 2 Detectors),與當(dāng)時(shí)熱映的《星球大戰(zhàn)》電影小機(jī)器人名稱一樣。
雙源CT,聽上去似乎是個(gè)很容易實(shí)現(xiàn)的概念:只需要集成第2個(gè)射線管,安裝第2個(gè)探測器,一臺雙源掃描機(jī)就組裝完畢了。
但是在現(xiàn)實(shí)中,實(shí)施這一概念在技術(shù)層面對工程設(shè)計(jì)人員來說是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn),因?yàn)樵诔R?guī)的單源CT系統(tǒng)中,掃描架的結(jié)構(gòu)已經(jīng)非常緊湊。如果沒有緊湊的STRATON X線管,雙源CT根本不可能出現(xiàn),至少在不改變設(shè)備結(jié)構(gòu)且不大幅增加掃描機(jī)體積的前提下無法實(shí)現(xiàn)。但是僅有射線管技術(shù)還不足以實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)跨越。
工程設(shè)計(jì)人員需要對幾乎所有的部件進(jìn)行優(yōu)化,使之更為緊湊。這包括整個(gè)冷卻系統(tǒng)以及電子元件在掃描架中的排列方式。開發(fā)更加強(qiáng)力和更加高效的部件,僅僅這樣一個(gè)任務(wù)就將占用工程設(shè)計(jì)人員未來多年的時(shí)間。
世界上第一臺雙源CT:SOMATOM Definition,2005年
經(jīng)過不懈的努力,2005年RSNA年會上,西門子展出了世界上第一臺雙源CT,SOMATOM Definition。
第一代雙源CT的時(shí)間分辨率達(dá)到了83ms,首次進(jìn)入了100ms以內(nèi),這意味著,進(jìn)行心臟CT成像將不需要控制心率。
而兩個(gè)球管和兩個(gè)探測器的設(shè)計(jì),使另一個(gè)CT成像領(lǐng)域——雙能量成像成為臨床的新選擇。
西門子成為唯一一家不再單純追求更多排數(shù)探測器的CT制造商,轉(zhuǎn)而開始全面關(guān)注新的雙源技術(shù),這一舉措被視為頗具風(fēng)險(xiǎn)性。
但是事實(shí)很快證明,冒這種風(fēng)險(xiǎn)完全值得:首臺SOMATOM Definition安裝后幾周內(nèi),專家紛紛預(yù)測每年進(jìn)行的約60萬次導(dǎo)管檢查很大一部分將被CT心臟成像所取代。
臨床研究也證實(shí)了這一技術(shù)的優(yōu)勢,特別是在心臟成像方面,而這也正是CT掃描最擅長的地方。
基于此項(xiàng)成功技術(shù)和雙源技術(shù)的經(jīng)驗(yàn),西門子于2009年推出新款設(shè)備——SOMATOM Definition Flash,該設(shè)備再次成為世界上最快的CT掃描機(jī)。
SOMATOM Definition Flash,2009年
來自心臟成像的例子生動(dòng)說明了SOMATOM Definition Flash所帶來的巨大進(jìn)步。
此前,要獲得盡量少偽影的心臟細(xì)節(jié)圖像,平均需要的劑量在8~30mSv之間。而實(shí)現(xiàn)同樣的目的,SOMATOM Definition Flash所需的劑量不足1 mSv。
SOMATOM Session雜志第23期(2008.12)封面,使用創(chuàng)新的前瞻性心電門控螺旋掃描模式(Flash模式)掃描一個(gè)心臟,有效輻射劑量僅為0.9mSv。相對于傳統(tǒng)掃描模式8-30mSv的輻射劑量顯著減低。
該設(shè)備之所以如此出眾,歸功于多種因素,其中包括高端CT掃描機(jī)的出色速度。掃描架每0.28s圍繞患者旋轉(zhuǎn)1周。
與此同時(shí),患者在掃描機(jī)中的運(yùn)動(dòng)速度比當(dāng)前所用的常規(guī)系統(tǒng)快2倍。這就是說,一個(gè)身高2m的患者,接受從頭到腳的掃描所需的時(shí)間不超過5s,胸部掃描只需要0.6s,心臟掃描只需要0.25s,即不到心臟跳動(dòng)一次所需時(shí)間的1/2。
SOMATOM Force,2013年
2013年西門子推出了新一代的雙源CT系統(tǒng),SOMATOM Force是當(dāng)今世界最強(qiáng)大的CT掃描機(jī),簡直是在突破目前科技方面的極限。
600多人花了5年的時(shí)間研制出了這一系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的構(gòu)造匯集西門子所有的高端部件,并且進(jìn)一步升級。
1.6T重的掃描架每秒圍繞患者旋轉(zhuǎn)4周。這就相當(dāng)于一輛奔馳E系列轎車以5倍于一架戰(zhàn)斗機(jī)的速度在一個(gè)很小的圓形咖啡桌上做圓周運(yùn)動(dòng)。
與此同時(shí),2個(gè)Stellar探測器和Vectron球管還需絕對精確地保持在各自的位置上,精確到不止是毫米,而是微米級別。
考慮到檢查床的速度,這一速度已經(jīng)從每秒45cm提高到了每秒73.7cm,這是當(dāng)前市場上最快的速度,這意味著現(xiàn)在使用這一系統(tǒng)掃描一個(gè)成人的整個(gè)上半身所用的時(shí)間不到1s。
與之前的機(jī)型相比,圖像分辨率從0.33mm提高到了0.24mm。
在不降低圖像質(zhì)量的情況下,使用SOMATOM Force掃描人體肺部所需的劑量僅為0.1 mSv,大約相當(dāng)于乘坐從德國飛往阿根廷的航班所接受的自然輻射水平。
路在何方
放射科是一個(gè)醫(yī)院最重要的臨床科室之一,同時(shí)也是一個(gè)設(shè)備依賴型科室,新設(shè)備,新技術(shù)的應(yīng)用有助于醫(yī)院整體實(shí)力的提升和發(fā)展。
目前CT的發(fā)展似乎主要有兩個(gè)方向,一是雙源CT,一是寬探測器CT。
不過受限于目前總體技術(shù)的發(fā)展水平,16cm的探測器還是非常尷尬的寬度,由于受錐形線束偽影的影響,實(shí)際成像的有效區(qū)域并沒有16cm,大部分人體器官并不能一次覆蓋,而CT更關(guān)心的是密度分辨率和空間分辨率,更寬的探測器并沒有顯著增加圖像質(zhì)量,相反某些時(shí)候圖像質(zhì)量還下降了。
很多廠家在東芝推出16cm探測器CT后,很多國內(nèi)外的CT廠家也推出或者開始研發(fā)16cm探測器的CT。隨著探測器的變化,還需要對影像鏈上一系列設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化,如球管,重建算法等,這必將是一個(gè)艱苦而漫長的過程。
可以想象,如果僅僅是跟隨,顯然市場的同質(zhì)化競爭會相當(dāng)激烈,經(jīng)過一輪廝殺之后,最終會淘汰大部分參與者。
未來CT的技術(shù)發(fā)展可能集中在光子技術(shù)探測器CT以及相位對比CT技術(shù)上。
光子計(jì)數(shù)探測器將實(shí)現(xiàn)多能量成像,與現(xiàn)在我們見到的雙能量,能譜,光譜成像等有著本質(zhì)的區(qū)別,此外,光子技術(shù)探測器還將大幅度提高空間分辨率,獲得更高清的圖像。
光子技術(shù)探測器可以直接將X光衰減轉(zhuǎn)換為電信號,從而獲得更清晰的圖像
高空間分辨率多能量光子計(jì)數(shù)探測器(PCD)提高了分辨率,減少了blooming效應(yīng)。對于冠脈支架可以獲得更清晰的圖像
除此之外,細(xì)分市場可能也是CT發(fā)展的一個(gè)方向,比如專門用于乳腺檢查的乳腺CT,專門用于寵物檢查的小孔徑CT等等。
人工智能的應(yīng)用也不可小覷,但是目前人工智能熱并非真正的CT發(fā)展方向,人工智能應(yīng)該是輔助醫(yī)生更標(biāo)準(zhǔn)地采集圖像并作出更精準(zhǔn)的診斷,減少醫(yī)生的工作負(fù)擔(dān),改進(jìn)報(bào)告流程。顯然,人工智能還有很漫長的路要走。
檢查流程的改進(jìn)也是應(yīng)該考慮的一個(gè)問題,掃描的速度已經(jīng)很快的,而之前之后的工作需要更高的效率,人工智能的加入相信可以幫助醫(yī)生更好地優(yōu)化檢查的流程。
新的后處理技術(shù)如Cinematic Rendering將幫助醫(yī)生更好地跟患者以及臨床醫(yī)生交流。
Cinematic Rendering
如果仔細(xì)觀察,我們會發(fā)現(xiàn),目前所有的設(shè)備都在學(xué)習(xí)CT,比如X光機(jī)可以做三維重建,鉬靶可以做斷層,DSA有類CT成像,MRI有多層技術(shù)。
當(dāng)所有人都跟你比,學(xué)習(xí)你的時(shí)候,說明你處在領(lǐng)先的水平。
CT要學(xué)習(xí)的是MRI,努力提高密度分辨率,使用更低的輻射劑量。
如果從豪斯菲爾德的原型機(jī)開始算,CT的發(fā)展到今年整整半個(gè)世紀(jì)了,特別是多層螺旋CT誕生以來的20年,CT技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。
相信有大批的科學(xué)家共同努力,未來CT可期。
CT技術(shù)






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