CT是計(jì)算機(jī)斷層攝影術(shù)（Computed Tomography，CT）的簡稱，是繼1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X線以來，醫(yī)學(xué)影像學(xué)發(fā)展的一次革命。

CT的發(fā)明可以追溯到1917年。當(dāng)時(shí)，奧地利數(shù)學(xué)家雷登（J.Radon）提出了可通過從各方向的投影，并用數(shù)學(xué)方法計(jì)算出一幅二維或三維的重建圖像的理論。

1967年，由考邁克（Allan Macleod Cormack）完成了CT圖像重建相關(guān)的數(shù)學(xué)問題。亨斯菲爾德（Godfrey Newbold Hounsfield）在英國EMI實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行了相關(guān)的計(jì)算機(jī)和重建技術(shù)的研究，用9天時(shí)間獲得數(shù)據(jù)組，2.5小時(shí)成功地重建出一幅圖像。

1971年9月，第一臺(tái)CT裝置安裝在Atkinson-Morley醫(yī)院。同年10月4日在安普魯斯（Ambrose）醫(yī)師的指導(dǎo)下做臨床實(shí)驗(yàn)，檢查了第一個(gè)患者。檔時(shí)，每一幅圖像的處理時(shí)間減少到20分鐘左右。后來，借助微處理器使一幅圖像的處理時(shí)間減少到4.5min，CT的臨床實(shí)驗(yàn)獲得了成功。

1972年4月，在英國放射學(xué)研究院年會(huì)上亨斯菲爾德和安普魯斯宣讀了關(guān)于CT的第1篇論文，宣告了CT機(jī)的誕生。同年10月，在北美放射學(xué)會(huì)年會(huì)（RSNA）上向宣布了這一在放射學(xué)具有劃時(shí)代意義的發(fā)明。

1974年，美國George Town醫(yī)學(xué)中心的工程師萊德雷（Ledley）設(shè)計(jì)出了全身CT掃描機(jī)，使CT不僅可用于顱腦，而且還可用于全身各個(gè)部位的影像學(xué)檢查。

由于他們的成就，亨斯菲爾德于1972年獲得了與工程學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)齊名的McRobert獎(jiǎng)。1979年亨斯菲爾德和在塔夫茨大學(xué)從事CT圖像重建研究工作的考邁克教授一起，獲得了諾貝爾醫(yī)學(xué)生理學(xué)獎(jiǎng)。

1.2 CT的發(fā)展

自20世紀(jì)70年代初CT機(jī)問世以來，根據(jù)其發(fā)展的時(shí)序和構(gòu)造性能，大致可分成五代，而發(fā)展到螺旋掃描方式的CT機(jī)，則不再以代稱呼。

現(xiàn)將各代CT機(jī)的主要特點(diǎn)敘述如下：

1.2.1

第一代CT掃描機(jī)

第一代CT機(jī)為旋轉(zhuǎn)-平移掃描方式屬頭顱專用機(jī)。X射線管是油冷固定陽極，掃描X射線束為筆形束，探測器一般是二到三個(gè)。掃描時(shí)X射線管和探測器環(huán)繞患者作旋轉(zhuǎn)和同步直線平移運(yùn)動(dòng)，X射線管每次旋轉(zhuǎn)1°，同時(shí)沿旋轉(zhuǎn)反方向作直線運(yùn)動(dòng)掃描。下一次掃描，再旋轉(zhuǎn)1°并重復(fù)前述掃描動(dòng)作，直至完成180°以內(nèi)的180個(gè)平行投影值。這種CT機(jī)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是掃描時(shí)間長，一個(gè)斷面需3~5分鐘。

1.2.2

第二代CT掃描機(jī)

第二代CT機(jī)仍為旋轉(zhuǎn)-平移掃描方式，掃描X射線束由筆形改為5°~20°的小扇形束，探測器增加到3~30個(gè)，平移掃描后的旋轉(zhuǎn)角度由1°提高到扇形射線束夾角的度數(shù)，掃描的時(shí)間縮短到20~90秒。第二代CT與第一代CT機(jī)相比縮小了探測器的孔徑、加大了矩陣和提高了采樣的精確性，使圖像質(zhì)量有了明顯的改善。

這種掃描方式的主要缺點(diǎn)是：由于探測器排列成直線，對(duì)于扇形的射線束而言，其中心和邊緣部分的測量值不相等，需要作掃描后的校正，以避免偽影的出現(xiàn)，否則影響圖像的質(zhì)量。

1.2.3第三代CT掃描機(jī)

第三代CT機(jī)改變了掃描方式，為旋轉(zhuǎn)/旋轉(zhuǎn)方式。X射線束是30°~45°較寬的扇形束，探測器數(shù)目增加到300~800個(gè)，掃描時(shí)間進(jìn)一步縮短到2~9秒或更短。這種方式的探測器或探測器陣列排列成彼此無空隙的弧形，數(shù)據(jù)的采集以X線管為焦點(diǎn)，隨著X線管的旋轉(zhuǎn)得到不同方位的投影，這種排列使扇形束的中心和邊緣與探測器的距離相等，無需作距離測量差異的校正。

這種掃描方式的缺點(diǎn)是：掃描時(shí)需要對(duì)每一個(gè)相鄰探測器的靈敏度差異進(jìn)行校正。否則由于同步旋轉(zhuǎn)的掃描運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生環(huán)形偽影。

所謂的旋轉(zhuǎn)/旋轉(zhuǎn)方式是X射線管作360°旋轉(zhuǎn)掃描后，X線管和探測器系統(tǒng)仍需反向回到初始掃描位置，再作第二次掃描。近年發(fā)展的螺旋CT掃描方式，其基本結(jié)構(gòu)仍歸類為第三代CT掃描機(jī)。但是，它采用了滑環(huán)技術(shù)，取消了往復(fù)式的旋轉(zhuǎn)，是單向的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。

1.2.4第四代CT掃描機(jī) 

第四代CT機(jī)的掃描方式只有球管的旋轉(zhuǎn)。X射線束的扇形角比第三代CT掃描機(jī)更大，達(dá)50°~90°。因此，減少了X線球管的負(fù)載，使掃描速度可達(dá)1~5秒。此類的CT機(jī)具有更多的探測器，可達(dá)600~1500個(gè)，全部分布在360°的圓周上。掃描時(shí)，沒有探測器運(yùn)動(dòng)，只有球管圍繞患者作360°的旋轉(zhuǎn)。第四代掃描方式與第三代CT機(jī)掃描的不同是，對(duì)于每一個(gè)探測器來說所得的投影值，相當(dāng)于以該探測器為焦點(diǎn)，由X射線管旋轉(zhuǎn)掃描一個(gè)扇形面而獲得，故此種掃描方式也被稱為反扇束掃描。

第四代CT機(jī)的探測器可獲得多個(gè)方向的投影數(shù)據(jù)，故能較好地克服環(huán)形偽影。但隨著第三代CT機(jī)探測器穩(wěn)定性的提高，并在軟件上采用了相應(yīng)的措施后，第四代CT機(jī)探測器數(shù)量多且在掃描中不能充分發(fā)揮作用，相對(duì)于第三代CT機(jī)它已無明顯的*性。

1.2.5第五代CT掃描機(jī) 

第五代CT掃描機(jī)又稱電子束CT，它的結(jié)構(gòu)明顯不同于前幾代CT機(jī)。它由一個(gè)電子束X射線管、一組由864個(gè)固定探測器陣列和一個(gè)采樣、整理、數(shù)據(jù)顯示的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。最大的差別是X射線發(fā)射部分，它有一個(gè)電子槍、偏轉(zhuǎn)線圈和處于真空中的半圓形鎢靶。掃描時(shí)，電子束沿X射線管軸向加速，電磁線圈將電子束聚焦，并利用磁場使電子束瞬時(shí)偏轉(zhuǎn)，分別轟擊四個(gè)鎢靶。掃描時(shí)間為30ms、50ms和100ms。由于探測器是排成兩排216°的環(huán)形，一次掃描可得兩層圖像。且由于一次掃描分別轟擊四個(gè)靶面，故總計(jì)一次掃描可得八個(gè)層面。

1.2.6螺旋CT掃描機(jī) 

螺旋CT機(jī)改變了以往掃描方式，是連續(xù)單向的旋轉(zhuǎn)。射線束仍為大扇束。單層螺旋CT的螺旋掃描時(shí)間通常是1秒，而多層螺旋掃描的最短時(shí)間為0.37秒，一次掃描時(shí)間更短。單層螺旋CT的探測器數(shù)目與第三代CT機(jī)相比沒有數(shù)量的增加和材料的改變。

但是，多層螺旋CT的探測器不僅在數(shù)量上有較大的增加，而且改用了超高速的稀土陶瓷材料，使射線的利用率大大提高，從原來的50%左右上升到99%。射線束角度沒有什么大的改變，同以往的非螺旋CT掃描機(jī)。掃描層面在單層螺旋機(jī)中仍為每次一層，在多層螺旋機(jī)中一次掃描最多可達(dá)4層、8層、16層、64層甚至更多。結(jié)合層厚、掃描通道的組合運(yùn)用，已可逐步滿足動(dòng)態(tài)器官如心臟等成像的需要。單層螺旋CT只是提高了連續(xù)掃描的能力，而多層螺旋CT不僅掃描速度快、覆蓋范圍大，而且?guī)缀跄茏魅梭w所有器官的CT檢查。