CT是计算机体层成像（computed tomography）的简称。英国物理学家Hounsfield于1969年制造出第一台CT设备。1972年由神经放射诊断学家Ambrose将CT应用于头颅检查。1974年Ledley设计出全身CT装置，从此CT开始广泛应用于临床。

CT是利用高度准直的X线束围绕人体旋转扫描，对侧用探测器接收X线透过人体层面后的衰减信息，通过计算机处理重建出的图像，其工作流程如图2-1。X线具有穿透性，在穿过的路径上X线强度呈指数衰减，遵循：

则：

式（2）为CT成像的基本方程。I为穿过人体后的射线强度，I ₀为入射射线强度，均可以测量。μ为物质对X线的衰减系数或吸收系数，主要与物质的密度有关，密度高的物质衰减系数大，对X线吸收多，反之依然。设备将射线路径上的体层划分为等宽的长方体，称为体素（voxel），体素的厚度即扫描的层厚，早期设备层厚多为5～10mm，目前最小层厚可以达到0.5mm。式（2）中的d为体素的宽度，是由采样矩阵和扫描野大小决定的：d=扫描野面积/矩阵，如果设备的采样矩阵为256×256，扫描野为500mm ²，则d=（500×500）/（256×256）≈3.83mm。普通X线检查为单方向一次性曝光，所以图像在射线方向上前后结构重叠。图2-2以2×2采样矩阵说明CT旋转扫描的目的：从2个方向扫描即可得到4组数据，从而解析出4个体素的衰减系数。现代CT的采样矩阵多为512×512，采用180°～360°旋转扫描方式，利用强大的计算机处理海量数据，快速计算出各个体素的衰减系数，再编码重建出图像。显然，CT图像的像素（pixel）是与体素是一致的，体素越小，则像素越多，图像的空间分辨率越高。

早期CT采用轴面扫描方式，即机架旋转扫描一个体层后停下来，人体移动到下一体层机架再反方向旋转扫描，两层之间的距离称为层距。1987年出现滑环技术，利用电刷取代电缆，使机架连续单方向旋转成为可能。在此基础上，1989年问世的螺旋扫描（spiral scan）技术是CT技术的重大突破，其扫描方式是在连续旋转扫描的同时检查床匀速步进并采样，所以采样的轨迹呈螺旋形。螺旋扫描技术的主要优势有：①扫描速度明显提高：一般能在20～30秒内完成单部位扫描，可以在屏气状态下完成胸部或腹部检查，减少了运动伪影；增强扫描可以进行多期扫描，提供更多的诊断依据。②容积数据采集方式：螺旋扫描采集的是完整的体积单元数据，层面图像是通过插值重建出来的，避免了层面与层面之间小病灶的遗漏；螺旋扫描后层厚不能改变，层距则可以任意重建，层距小于层厚有利于提高Z轴空间分辨率，所以螺旋扫描可以进行各种两维及三维图像重建。1998年推出的多层螺旋CT（Multi-slice computed tomography，MSCT）是现代CT技术的主流。MSCT主要的改进是在Z轴上增加了探测期的排数，使用锥形线束扫描，然后用特殊的数据采集与处理方法，在旋转扫描一周时重建出多层图像。设备由最早的4层MSCT，跳跃式发展到8层、16层、32层、40层、64层和320层，同期也出现了利用两个球管同时扫描的所谓双源多层螺旋CT（Double sourse CT，DSCT）。MSCT的临床应用技术最近几年也在不断地改进、发展和成熟。64层MSCT由64排0.5mm或0.625mm的探测器排列而成，旋转一周可同时出64层图像，覆盖的宽度为32mm或40mm，同时机架的旋转速度也提高到每圈0.3～0.5秒，大多数部位只需要3～5秒的扫描时间。MSCT除了扫描速度提高外，其突出的特点还包括：①16排以上MSCT已可获得等轴图像，即图像分辨率达到各向同性（在任意切面上空间分辨率相同），实现了真正意义上的三维成像；②通过心电门控和多扇区重建技术，64层MSCT时间分辨率到达到50ms左右，基本上满足冠状动脉成像要求；③探测器覆盖宽度达到32～40mm，动态扫描范围可以覆盖小的器官，CT灌注成像的临床研究和应用得到扩展。CT技术的进步还包括球管（大容量、小焦点、飞焦点等技术）、探测器（高灵敏）和计算机技术等的发展，是多种高科技技术综合发展的结晶。

CT图像的本质是由衰减系数构成的数字矩阵，代表密度的相对差别，用CT值加以量化。CT值定义为：

式（3）中μ指观察物质的衰减系数，μ _水为水的衰减系数（纯净水的衰减系数接近于1），1000为指定的分度系数，HU为指定单位（H代表CT发明家Hounsfield的首字母）。

人体组织及间隙的CT值范围在-1000～+1000HU之间：牙冠、皮质骨密度最高，衰减系数可达2，CT值可接近于1000HU；空气密度最低，衰减系数接近0，CT值接近于-1000HU。人体组织的正常CT值范围参见表2-1。常规CT图像为黑白灰阶图像，和普通X线照片一致，密度高、CT值大的物质赋予白色影像，密度低、CT值小的物质赋予黑色影像，也可以对不同的CT值赋予不同的颜色重建出（伪）彩色图像。

一幅原始CT图像可以包含CT值在-1000～+1000Hu之间的所有信息，如果全部显示在单幅灰阶图像上，由于人眼最多只能分辨16个灰阶，则每个灰阶代表（2000/16）125个Hu单位范围内的组织，也即只有当两种组织CT值差别大于125Hu才能够清楚显示。为了显示结构细节，通常把所有灰阶应用在一定CT值范围内，此即图像窗口（window），窗口之外的结构全部为0灰阶，即高于窗口CT值的所有结构为全白色，低于窗口CT值的所有结构为全黑色。窗口由窗宽和窗位两个参数构成。窗宽（window width）是指一幅CT图像上所显示的CT值的范围。窗宽越宽，显示的结构越多，但细节减少，可用来显示密度差别较大的组织；窗宽越窄，显示的组织结构越少，但对特定结构的细节显示增多，用来显示密度差别较小的组织。窗位（window level）或称窗中心（window center）是指一幅CT图像中心灰阶的CT值，一般根据所观察的组织结构选择，如检查肝脏，则以肝实质的CT值（50～60Hu）作为窗位，而骨骼的密度较高，一般窗位为300～400Hu。调节窗宽和窗位以利于对不同组织结构的显示非常重要，可以防止病变的遗漏和误诊，在操控台或工作站上可以快捷调节，打印出来的图片窗口则不能改变。

螺旋CT均配备独立工作站进行图像后处理，主要包括二维和三维图像重组。二维图像重组从多方位和最佳方位显示病变，为最常用和最有诊断价值的图像重建方法，包括多平面重组（multi-planar reformation，MPR）和曲面重组（curved planar reformation，CPR）。三维图像重组则是利于显示结构的空间关系，病变的细节显示及准确测量需要结合二维图像，常用方法有多平面容积重组（multiplanar volume reconstruction，MPVR），表面遮盖显示（shaded surface display，SSD），容积再现（volume rendering VR），仿真内窥技术（virtual endoscopy，VE）等。

多平面重组是指在任意平面对容积资料进行多个平面分层重组，重组的平面可有冠状、矢状、斜面及曲面等任意平面，能从多个平面和角度更为细致地分析病变的内部结构及与周围组织的关系，其成像快，操作方便，已在临床上广泛应用（图2-3）。

曲面重组与多平面重组原理类似，都是对所采集三维容积进行某二维方向的截取，但二者稍有不同，曲面重组所截取的层面方向不再局限为固定的平面，可以根据感兴趣解剖结构的具体走行任意画线，而后将所画曲面内的像素显示于一幅平面图像内，从而获得该曲面的二维结构图像。

多层面容积重建有如下三种重建方式：最大强度投影（maximum intensity projection，MIP），最小强度投影（minimum intensity projection，MinP）和平均强度投影（average intensity projection，AIP）。从不同角度沿某一平面将原始容积资料中选取的三维层块，采用平均、最大或最小强度投影法进行运算而得到图像，其中以MIP在临床上应用较多，主要用于增强后血管结构、骨骼和明显强化的软组织肿块等的三维重建显示。

遮蔽表面显示是按表面数学模式进行计算处理，将超过预设的CT阈值的相邻像素连接而重组成图像，图像表面有明暗区别。该技术广泛应用于骨骼系统，也用于空腔结构的显示，如支气管、血管和胆囊等。

容积再现可获得真实的三维图像（图2-4），它将每个层面容积资料中所有体积元加以利用，而MIP仅将最大像素的体积元加以重建，SSD则将超过阈值的像素的体积元加以重建，即后两者仅利用容积资料中的一小部分。如可血管或其他器官与骨结构同时显示，血管呈半透明样与骨三维表面结构立体显示。

仿真内窥技术是利用计算机软件功能将扫描获得的图像数据进行后处理，将观察角度置于生理管腔内，对管腔内壁做表面重建，调节不同的明暗与色彩，重建出空腔器官内表面的立体图像，并可变换观察者所在位置，如旋转不同角度观察，或沿管腔前进或后退，类似纤维内镜所见。

随着空间分辨率的提高，CT图像越来越多，信息量越来越大，从而增加了图像阅读、处理和分析的工作负担。按照过去主要通过观察轴面图像进行诊断的效率较低，需要积累和建立三维解剖知识体系。设备也增加了一些图像分析技术和计算机辅助诊断（computer aided diagnosis，CAD）功能，包括血管自动分析、肺结节自动分析、结肠内镜辅助分析、冠状动脉钙化积分等分析技术。

指不用血管注射造影剂的扫描。所有CT检查一般先行平扫，一些病变如脑外伤、脑出血、鼻窦炎、中耳炎、肺炎、骨关节创伤、畸形/退行性变等平扫大多可做出诊断，复杂病变尤其肿瘤性病变、血管性病变一般需要平扫加增强扫描。

通过外周静脉注射（水溶性碘剂）对比剂后在不同的时间窗内进行扫描的方法即增强扫描，是精确诊断和鉴别诊断的重要手段。

造影剂注射后依次到达右心、肺动脉、肺静脉、左心、主动脉、主动脉分支、各器官动脉、静脉，最后经过多次循环到达组织间隙。在不同的延迟（开始注射到启动扫描）时间扫描可以充分显示不同血管，以及组织与病变的血供特征。分别在靶器官动脉、静脉或实质内造影剂浓度接近峰值时扫描称为动脉期、静脉期或实质期扫描，当血管内及组织间隙的造影剂浓度接近相等时扫描称为平衡期。序贯进行动脉期、静脉期、平衡期扫描称为多期增强，可以提供丰富的诊断信息，从而提高CT诊断的准确性。

注射造影剂后在同一部位或同一层面间隔一定时间连续多次扫描称为动态增强扫描，可以描绘靶区增强的时间密度曲线，半定量分析病变的血流动力学改变，提供诊断与鉴别诊断依据。

在动脉期扫描后通过各种图像重建技术重建出血管影像即CTA。多层螺旋CT的CTA已作为常规检查应用于临床，包括冠状动脉成像。与DSA血管造影比较，其特点是：①简单易行，损伤小，费用低；②血管成像堪与DSA媲美，除了显示管腔，还可以显示管壁及壁外的情况，可以满足大多数血管病变的诊断要求；③对于微小血管及血流动力学的显示不及DSA，后者仍是很多血管性病变诊断的金标准。

CTP是将碘对比剂从外周静脉注入机体后对靶器官进行同层连续快速扫描，获得示踪剂首次通过感兴趣组织的时间-密度曲线，然后用不同数学模型计算出感兴趣组织的各项参数，包括血流量（blood fluid，BF）、血容量（blood volume，BV）、平均通过时间（mean transit time，MTT）、到达峰值时间（time to peak，TP）和表面渗透性（permeability surface，PS），对获得的参数进行图像重组和伪彩色处理，可以得到血流灌注图、血流容积图、对比剂平均通过时间图和对比剂峰值时间图等，以此来评价组织器官的灌注状态。目前CTP主要在急性期脑缺血诊断、肿瘤血流灌注、肝血流灌注等临床应用和研究阶段。

骨关节造影CT是指在骨关节腔内直接注入对比剂后的CT扫描，可以显示关节囊、软骨、韧带等的完整性，弥补CT显示的盲区，空间分辨方面甚至超过MR检查，在一些特殊骨关节病变诊断方面发挥作用。在椎管硬膜囊蛛网膜下腔注射对比剂后扫描即CT脊髓造影（CT muelography，CTM），可以较清楚显示脊髓与蛛网下腔形态、马尾等结构，提高椎管内病变诊断的准确性。

CT引导下CT骨关节穿刺活检具有安全、简单、准确性较高的特点，几乎可达任何部位，可以多次穿刺，有利于提高术前诊断的准确性。CT导引下骨样骨瘤瘤巢捣毁术可以提高手术成功率，并减少损伤，缩短康复时间。CT对骨关节病变的精确定位能力，有助于开展多种微创手术。

髋关节炎症性、创伤性、缺血性、发育性病变，以及以成骨、囊变为主的肿瘤或肿瘤样病变，大多仅需要平扫加三维重建，由于骨骼系统与周围结构具有较大的自然对比，一般可以采用较低的剂量（50～100mA）扫描，扫描层厚0.5～1.0mm，重建层厚3～5mm。髋关节三维重建主要采用VR方法，结合剥离股骨头，清楚显示髋关节结构、股骨头及髋臼形态。髋关节的MPR图像较轴面图像能够提供更多和更直观的信息，一般包括冠状位、矢状位及斜矢状位。增强扫描主要用于显示软组织肿块以及血管成像，有利于肿瘤的鉴别诊断及为制订治疗方案提供依据。如平扫发现定性困难的病变，也可选择MR进一步检查及增强。