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本文根据以下两本科普书籍的相关内容整合修改而成 巧用光和影，病魔难遁形
当X线检查遇上计算机，真的妙不可言？在前一节文章中，我说了X线检查的固有缺陷，其一是重叠掩盖的问题，其二就是密度分辨力不高。 那么，究竟靠什么办法来解决这两个大问题？答案就是，做CT！ 时至今日，普通国民可能都听说过CT这个词了，不过，“知其所以然”的还是不多。 CT是英文名词Computer Tomography的简称，翻译过来的中文名称是“电算体层成像”、“计算机体层摄影”或“X线计算机断层成像技术”。中文的说法太复杂拗口，反而是英文的简称得到了广泛的认可，CT就这样走近了普罗大众的日常。 为了弥补X线检查的两大固有缺陷，许多人冥思苦想，最后被一位英国的物理学家亨斯菲尔德（Hounsfield）攻克下来了。Hounsfield在美国物理学家科马克（Cormack）等前人研究的基础上，借助于计算机技术的发展，于1969年发明了CT，并于1972年首次报道了头颅CT的应用。 X线是被伦琴所发现，而CT则是一大发明。如果说伦琴发现X线有很大的偶然性，那么，CT的发明则凝聚了许多科学家的智慧和辛劳。由于Hounsfield和Cormack在CT研制方面所取得的杰出成就，他们共同获得了1979年的诺贝尔生理学或医学奖。 CT的发明，可以说是X线检查与计算机技术的完美“邂逅”！ CT机照片 CT检查为什么能将人“活体切片”？其实，CT检查仍然需要应用X光，在一定的程度上可以说，CT是X线检查划时代的“升级版”，这要首先说清楚。 不过，由于它的检查方法与前述的透视、照片、造影有了太多的特色，在成像技术和图像特点等方面与传统的X线检查都有质的不同，仍将其放在X线检查项目下，似乎有些“屈才”了，所以，医学界并不认为CT与X线检查属于同一类的检查方法，而是公认它就是不同于普通X线检查的崭新项目！ 为什么这么不一般呢？ 首先，CT改变了X线检查将X线从单一方向穿透人体的“投照”方式，而是通过精密的机械设计，将X线球管环绕人体作旋转运动，X线穿透人体的方式就变成了来自于多个角度的无数个方向，所以称为“扫描”。 其次，CT检查必须结合高性能计算机技术的发展才可实现。想想看，X线从无数个方向穿透人体所产生的海量信息，如果没有计算机技术来处理，该是个什么状态？不可想象吧！ CT机上设计了专门的探测器，与X线球管对应环绕运动，同步收集“剩余X线”信息，再交由高性能计算机处理。所以，CT不再使用荧光屏或X线胶片来直接显示图像，而是显示由计算机处理过的“重建图像”。CT图像也不再是普通X线那样的重叠的整体图像，而是显示为一层一层的没有重叠的“断层图像”。 CT所获得的断层图像就像是切藕片，每一幅图像都代表人体某个层面的“投影”。人体在不知不觉中被切成一块块薄片，而且每一薄片的厚度已经薄到1mm以下，医生能够观察到每一个薄片的内部结构，哪里还会有前后左右的结构重叠呢？另外，得益于计算机的强大后处理性能，CT极大地提升了密度分辨力，能分辨出普通X线平片根本无法观察的细微密度差异，对病灶的检出能力有了质的飞跃。 试问：一层一层切开看，病魔还能哪里藏？！ CT机扫描原理示意图 CT的“绝招”是如何练成的？前面说了，CT检查能够有效弥补X线检查的固有缺陷，即没有了影像重叠，密度分辨力也得到了空前的提高。那么，CT是如何做到这一点的呢？ 因为有许多科技人员、医务人员前仆后继地参与设计、研究呀！ 有了他们的努力，CT已经练就了独门的绝招，“一招鲜，吃遍天”呢！ 第一个绝招，是摒弃单一方向的“投照”成像方式，而采用了球管旋转的“扫描”成像方式。设想一下，您拿着个大手电，围绕某根大柱子仔细搜寻了一圈，柱子后面藏住的那个小人或小物件总会被看到的，是吧？所以，CT的扫描方式，使得体内每个点上的结构都再也不会被其它结构所完全遮挡，每个角度都看了一遍，所有结构的全貌都观察得很清楚，影像重叠的缺陷就得到了很好的弥补。 第二个绝招，是充分依靠高性能计算机进行所谓的“后处理”，能够按医生的需要随意调节“窗宽、窗位”。这个技术就是CT能够极大地提升密度分辨力的关键秘诀，对于显示组织器官的结构或病变细节非常有意义。 什么是窗宽、窗位？专业书籍上会有比较精确的描述，可以通俗地表述如下：窗宽就是限定某一幅图上观察的密度差异范围，超过这个范围就当它不存在！而窗位就是这幅图上所能看到密度的中心值，一般多选择与想重点观察的组织或病灶的密度相近。。 CT与X线影像一样，都是灰阶黑白图，因为人眼对于灰阶的分辨能力有限，从最白到最黑裸眼分辨力只有16级，如果没有窗宽、窗位设定这一绝招，那CT与普通X线片的密度分辨力也就不可能有区别。窗宽、窗位的设定有点像拿放大镜或显微镜来观察物品，一个个“视野”（CT则是一个个密度区间）观察，其它的先不管！所以它的分辨力才能得到很大程度的提高。 CT扫描后，计算机内储存了扫描范围内人体组织密度的全部数字信息，有了这些信息，我们就可以根据不同的目的，分别观察各个部分或各个层次的影像。比如，当您想观察颅骨时，就设定“骨窗”，让骨质结构一览无余，暂不理会脑实质那黑乎乎的一大片；之后再设定“脑实质窗”，将脑白质、灰质和脑室结构看看清楚，也不必管那颅骨是白茫茫的一圈。同理，您也可设定“肺窗”、“纵隔窗”、“腹膜窗”以及任何您自创的“兴趣窗”，您就得到了许多不同灰度的图像，想怎样看就怎样看，神奇吧？爽吧？！ a.肺窗图像，肺内细节显示好，但纵隔及胸壁其他组织难以分辨；b.同层面的纵隔窗图像，纵隔及胸壁组织层次分明，但肺内细节难以显示 为什么有CT值的说法？测CT值有什么意义？CT值是X线穿过组织结构被吸收后的衰减值，反映其阻挡X线的能力，单位为HU。医学界将水的CT值定义为0 HU，最高密度的骨头CT值为1000 HU，而最低密度的空气CT值为-1000 HU，体内其它组织结构的CT值可由与水的密度差值而计算得出。 人体组织的CT值示意图 从CT图像上看，同一幅图中越白的地方CT值越高，反之亦然；但如果对比的是不同的图，如果设定的窗宽窗位不同，就很难凭图像的黑白来作简单对比了。换句话说，图像上的黑白灰度外观与CT值有关，但并不等同。 要回答为什么要测CT值这个问题，至少可以从三个方面来说明。 其一，CT值可由机器自动测出，是客观的指标；而图像上的黑白灰度则只是主观的指标。要实现准确的对比，客观指标的效力肯定优于主观指标。 其二，人眼一般只能分辨出图像上16个深浅不同的灰度，而CT值从–1000 HU～1000 HU以上则至少共有2000个HU层次（体内的金属异物CT值可以远超1000 HU）；我们在CT图像上看似密度相同的组织结构，一测CT值很可能差了许多个HU的密度层次。所以，测CT值肯定比单凭肉眼看要精确得多。 其三，由于体内的不同组织结构一般都有其特殊的CT值范围，测量CT值还有鉴别组织结构性质的作用。比如，我们在患者肝内发现了一个比较局限性的低密度病灶，但凭肉眼来看CT图像，无法确定这个病灶到底是含水的肝囊肿，还是含脓液的肝脓肿；而通过测量CT值，问题就会迎刃而解。因为，脓液的CT值较高，在20～30HU的范围，而囊液的CT值较低，一般只在0～15HU左右。同样，通过CT值测量，我们可以轻易地对病灶内的出血、钙化、液化坏死、含脂或含气作出准确的判断，而这些仅靠肉眼所见的黑白灰度就很不靠谱。 讲到这里，不妨再给大家贡献一首顺口溜：CT有绝招，测值很重要，能侦体内魔，可辨“镜”中妖! CT与造影剂的结合，还会有些什么“亮点”？有人问，X线检查自然对比不好时，就要用对比剂来进行造影检查，那CT的密度分辨力已经非常高了，为什么也要用到对比剂？ 其实，尽管CT的密度分辨力非常高，但还是会有一些组织结构和病变的密度非常相近或完全相等，仍然难以分辨。有了造影检查的经验，遇到这种情况，很容易就想到了用对比剂来达到“更好、更强”的目的。 不用对比剂的CT扫描，叫做平扫。注射对比剂后所进行的CT扫描，则叫做增强扫描，简称为增强。其方法是，将含碘的对比剂经静脉注入体内，让其随血流循环全身，在对比剂到达需要检查的目的器官的不同时间，启动扫描以获取所谓的动脉期、静脉期、实质期等不同时期的影像。由于对比剂随血液进入目标器官，故血液供应越多的部位，带入的对比剂也越多，引起CT值增加的程度也就越大，这也是称其为增强扫描的原因所在。 a.CT平扫图像；b.同层面的CT增强图像，对不同结构的分辨力有明显提高。 CT增强扫描可以增加组织结构与病变间的密度差异，提高病变的检出率与诊断的准确性；在对血管疾病进行诊断和鉴别诊断、判断肿瘤组织的血供来源以及分辨病变与周围结构的关系等方面均有重要作用。 举一些简单的例子，CT平扫上很难分辨血管和增大的淋巴结，而增强扫描就一目了然了；肝癌和肝血管瘤在平扫时很难鉴别，而通过增强扫描，鉴别就会轻松得多。 结合检查技术及高性能计算机软、硬件系统的进步，采用对比剂还可实现所谓的“CT肾盂造影”、“CT椎管造影”、“CT三维血管造影”及“CT胃肠道造影”等更广泛的应用。 ｜CT竟能虚拟出立体的人像？这么“炫”的功能有什么用？ CT扫描人体，得到图像的过程就象是在“切藕片”一样，将人体的某些节段（一节藕）切成了许许多多薄薄的片。前面的问题中已有一些相关描述。 影像科医生通过这些“薄片”，一层一层地观察人体内部结构，切得越薄，细节就会看得越清晰，所以现代的高性能CT机追求越来越薄，已经可以切出1mm以下的薄片。但是，切得越薄，一片片的图像也就越多，对于整体的观察却又越不直观。 换句话说，“藕片”越多，哪一片上有“霉烂”可以看得更清楚，但这一又带来另一个问题，即对这“霉烂”区的立体形态越来越不好把握，似乎“只见树木，不见森林”了！ 所以，准备手术的外科、骨科或其他临床科的医生们就不满意了，他们有时认为还不如看一张X线照片，因为X线照片的整体观和相互的空间位置反而更清楚。当然，将CT与X线照片相结合，取长补短是一个选项。 现代CT机上强大的后处理功能，能够很好地解决这一问题。它能将这一片片纤薄的“藕片”重新整合为“一节藕”，即虚拟出CT扫描部位的三维图像，类似于“VR”“3D”游戏，能以直观的三维立体图像显示出病变在检查部位中的具体位置、大小、形态及其与周围结构的空间关系，便于临床专科大夫观察分析、制定治疗措施、指导手术方案。同时，通过这些直观的三维重建图像，患者本人也能够比较容易地看出病变端倪，也方便了医患沟通。 这真是：CT扫描似切片，越切越薄细节清，三维重建功能好，还原整体结构明！ CT三维重建显示肿瘤与血管的相互关系 CT真的很好，但真的是十全十美吗？其实不尽然。后续我将再对它进行更深入的剖析，以便各位对它有更真切的认识，敬请继续关注哟！
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