顯微光學(xué)切片斷層成像系統(tǒng)

顯微光學(xué)切片斷層成像系統(tǒng)(MOST)相對(duì)于傳統(tǒng)成像技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，創(chuàng)造出迄今為止最精細(xì)的小鼠全腦神經(jīng)元三維連接圖譜，為實(shí)現(xiàn)全腦網(wǎng)絡(luò)可視化創(chuàng)造了必要條件。該成果將在腦結(jié)構(gòu)、腦功能、腦疾病以及藥物作用效果等研究中，發(fā)揮非常重要的作用。

通過該系統(tǒng)解密大腦結(jié)構(gòu)，使治愈多種神經(jīng)性疾病成為可能。下一步，研究團(tuán)隊(duì)有望在熒光成像、快速成像、多尺度成像和活體功能成像等方面取得突破，并有望在不久的將來，實(shí)現(xiàn)人類在單個(gè)細(xì)胞水平可視化完整人腦網(wǎng)絡(luò)的夢(mèng)想。

國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)“顯微光學(xué)切片斷層成像儀器研發(fā)與應(yīng)用示范”年度研討會(huì)，在華中科技大學(xué)舉行。該校正著手研發(fā)高分辨全腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)可視化儀器，該技術(shù)將為揭示大腦奧秘作出重要貢獻(xiàn)。

顯微光學(xué)切片斷層成像系統(tǒng)(MOST)由華中科技大學(xué)教授駱清銘領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過8年攻關(guān)完成，在國(guó)際上率先建立了可對(duì)厘米大小樣本進(jìn)行突起水平精細(xì)結(jié)構(gòu)三維成像。該系統(tǒng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的并于2010年在《科學(xué)》雜志發(fā)表，并入選“2011年度中國(guó)十大科學(xué)進(jìn)展”。

X射線斷層成像

X射線斷層成像(Computerized Tomography，簡(jiǎn)稱CT)，是一種影像診斷學(xué)的檢查。這一技術(shù)曾被稱為電腦軸切面斷層影像(Computed Axial Tomography)。

X射線斷層成像是一種利用數(shù)位幾何處理后重建的三維放射線醫(yī)學(xué)影像。該技術(shù)主要通過單一軸面的X射線旋轉(zhuǎn)照射人體，由于不同的組織對(duì)X射線的吸收不同，可以用電腦的三維技術(shù)重建出斷層面影像。經(jīng)由窗寬、窗位處理，可以得到相應(yīng)組織的斷層影像。將斷層影像層層堆疊，即可形成立體影像。

X射線斷層成像是一種利用數(shù)位幾何處理后重建的三維放射線醫(yī)學(xué)影像。該技術(shù)主要通過單一軸面的X射線旋轉(zhuǎn)照射人體，由於不同的生物組織對(duì)X射線的吸收力(或稱阻射率Radiodensity)不同，可以用電腦的三維技術(shù)重建出斷層面影像，經(jīng)由窗值、窗位處理，可以得到相對(duì)的灰階影像，如果將影像用電腦軟體堆疊，即可形成立體影像。

診斷應(yīng)用

自從20世紀(jì)70年代被發(fā)明后，X射線斷層成像在醫(yī)學(xué)影像上已經(jīng)變成一個(gè)重要的工具，雖然價(jià)格昂貴，它至今依然是診斷多種疾病的黃金準(zhǔn)則。X射線斷層成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之一是它可以提供很高的空間分辨率(0.5mm)。它的一個(gè)弱點(diǎn)是軟組織對(duì)比度較差。當(dāng)診斷對(duì)軟組織對(duì)比度要求較高時(shí)，核磁共振影像技術(shù)要優(yōu)于X射線斷層成像技術(shù)。

頭部斷層檢查

主要用來診斷腦部血管病變以及顱內(nèi)出血，檢查不一定要用到顯影劑。在病人有急性中風(fēng)的情形下，它雖然沒辦法排除血管阻塞的可能性，但是可以排除出血的可能性，如此一來，抗凝血?jiǎng)┚涂梢源竽懙貞?yīng)用。在診斷腫瘤的應(yīng)用上，電腦斷層配合靜脈顯影的檢查并不常用，而且效果也比核磁共振影像(magnetic resonance imaging，簡(jiǎn)稱MRI)差。它也可以用來診斷顱內(nèi)壓是否有增加，例如要做腰椎穿刺前(或是評(píng)估ventriculoperitoneal shunt時(shí))。

X射線斷層成像在診斷有外傷的顱骨及顏面骨的骨折也有很大的用處。在頭頸口的部位，對(duì)於頭骨和顏面骨或是牙齒的畸形，它有術(shù)前評(píng)估的作用;下顎、副鼻竇、鼻腔，眼框等部位所生囊腫或是腫瘤的評(píng)估;慢性鼻竇炎成因的診斷;還有植牙重建的評(píng)估。

胸腔斷層檢查

在肺部組織的診斷上，X射線斷層成像對(duì)於急性或是慢性的變化都有很高的診斷價(jià)值，在觀察一些人體內(nèi)空氣的變化(例如肺炎)或是腫瘤，一般不需顯影劑就有很好的效果了。而一些間質(zhì)組織的變化(肺實(shí)質(zhì)，肺纖維等等)，可以用薄切面的高解析設(shè)定來重建;要評(píng)估縱隔腔和肺門部分的淋巴腺腫大，則需要靜脈顯影。

胸腔斷層血管攝影(CTPA)它是一個(gè)需要用精確快速的時(shí)間來作對(duì)比劑注射再加上高速的螺旋式描掃器才能完成的檢查，近來也用在作肺栓塞和動(dòng)脈剝離的評(píng)估。當(dāng)胸腔x光檢查出現(xiàn)異?；蚴菓岩僧惓５?，只要是非急性的，電腦斷層都是首推的進(jìn)一步檢查。

心臟斷層檢查

隨著旋轉(zhuǎn)時(shí)間的減少(時(shí)間解析度，目前較先進(jìn)的X射線斷層成像儀的gantry旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間通常在0.5秒左右，并在進(jìn)一步降低)，再加上多斷層切面(multi-slice)的技術(shù)(高達(dá)64切)，要同時(shí)達(dá)到高速度和高解析度不再是夢(mèng)想，目前已經(jīng)可以清楚地看見冠狀動(dòng)脈的影像。在掃描的同時(shí)，電腦就可以將一連串的數(shù)據(jù)重建，如此一來，每單一個(gè)心臟斷層影像的數(shù)據(jù)都可以在x光管回轉(zhuǎn)完成前重建完成，即使是目前轉(zhuǎn)速最快的也一樣，但未來是否能取代侵入性檢查「冠狀動(dòng)脈導(dǎo)入檢查」還是未知數(shù)。

心臟的多斷層切面檢查(Multi-slice Computed tomography，簡(jiǎn)稱MSCT)有相當(dāng)性的潛在危險(xiǎn)，因?yàn)樗膭┝肯喈?dāng)於500張的胸腔x光，對(duì)於乳癌的潛在誘發(fā)性目前還有待商榷。診斷為陽性的正確率大約82%，診斷為陰性的正確率大約93%;敏感度大約81%，特異性為94%，【reference】最有價(jià)值的是這個(gè)檢查的高診斷陰性正確率，因此，如果電腦斷層診斷不出冠狀動(dòng)脈的疾病的話，病人應(yīng)該找尋其他可能引起胸腔病灶的原因。

大部分用軟體就可以找尋的病杜都是用以白種人為研究得到的數(shù)據(jù)來寫的，所以嚴(yán)格來說，結(jié)果不完全適用在全人種。

雙射源X射線斷層成像機(jī)，2005年發(fā)明，有相當(dāng)高的時(shí)間解析度(Temporal Resolution)，可以減少高速心跳造成的移動(dòng)假影，閉氣的時(shí)間也不用長(zhǎng)，對(duì)於不方便閉氣的病人或是不適合打降低心率藥的病人是很有幫助的。

腹部和骨盆的斷層檢查

對(duì)於腹部的疾病，X射線斷層成像的診斷價(jià)值極高，常用來定位腫瘤期數(shù)也用來做后續(xù)的追蹤，對(duì)急性腹痛的檢查也很有用。泌尿結(jié)石，闌尾炎，胰臟炎，憩室，腹部動(dòng)脈瘤還有腸阻塞等都是可以由電腦斷層做快速診斷的疾病，它也是第一線用來診斷內(nèi)部臟器外傷的利器。

口服或是直腸對(duì)比劑可視需要使用，稀釋的硫酸鋇(2% w/v)是最常用的，一般用來作大腸透視檢查的鋇劑濃度太高，在斷層影像上反而是假影，如果鋇劑有禁忌上的考量的話(例如懷疑病人是腸受傷)，碘對(duì)比劑也是選擇之一，其他種類的就看目標(biāo)是要對(duì)哪一個(gè)器官顯影，例如直腸的空氣對(duì)比劑(空氣或二氧化碳)用在大腸檢查，或是口服純水用在胃部檢查。

電腦斷層在診斷骨盆的應(yīng)用上有限制在，特別是女性的骨盆，超音波是一個(gè)替代方案。除此之外，它也可以部分應(yīng)用在腹部掃描(例如看腫瘤)，在評(píng)估骨折上也有用處，它也可以用在研究骨質(zhì)疏松癥，和骨質(zhì)密度偵量?jī)x一樣，此兩樣都能偵測(cè)骨礦物質(zhì)的密度(BMD)，也就是骨強(qiáng)度的指標(biāo)，然而電腦斷層的結(jié)果不一定和骨密儀一樣(BMD測(cè)量黃金準(zhǔn)則)，不但貴，病人接受的劑量又高，所以不常使用。

四肢的檢查

X射線斷層成像常用來顯示復(fù)雜的骨折，特別是節(jié)關(guān)附近的骨折，主要是因?yàn)樗梢詫⑾胍吹牡胤街亟ǔ鰜怼?/p>

優(yōu)點(diǎn)和危險(xiǎn)性

優(yōu)於X光影像的部分

首先，X射線斷層成像為醫(yī)生提供器官的完整三維信息，而X光影像只能提供多斷面的重疊投影;第二，由於電腦斷層的高解析度，不同組織阻射過所得的放射強(qiáng)度(Radiodensity)即使是小於1%的差異也可以區(qū)分出來;第三，由于斷層成像技術(shù)提供三維圖像，依診斷需要不同，可以看到軸切面，冠狀面，矢切面的影像，我們稱它為多平面數(shù)位重建(Multi-planar reformated imanging)。除此之外，任意切面的圖像均可通過插值技術(shù)產(chǎn)生。這給診和科研帶來了極大的便利。

輻射劑量

X射線斷層成像被視為中度至高度輻射的診斷技術(shù)，雖然技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)增加了輻射的效率，但是同時(shí)為了增加影像品質(zhì)或?yàn)榱烁鼜?fù)雜的技術(shù)，還是有增加劑量的考量，進(jìn)化過的解析度使電腦斷層可以進(jìn)行新的研究，可以有更多的優(yōu)點(diǎn):例如和傳統(tǒng)血管攝影比，電腦斷層血管攝影可以避免插入靜脈管和靜脈導(dǎo)管;電腦斷層大腸攝影也和大腸鋇劑攝影一樣用來診斷腫瘤，但是劑量更低。其方便性以及可適用的情形不斷增加，使它日漸普及，最近在英國(guó)的綜合評(píng)估中，電腦斷層占了所有放射性檢查的7%，但是在2000/2001年間，它占了總合醫(yī)療放射劑量的47%(Hart & Wall, European Journal of Radiology 2004;50:285-291)，過度地使用電腦斷層檢查，不管其他地方怎么滅，還是會(huì)導(dǎo)致總體醫(yī)療劑量的上升，在一些特別研究放射劑量的論文還有考量很多因子:掃描的體積，PATIENT BUILD，掃描的數(shù)量和型式，還有需要的解析度和影像品質(zhì)。

對(duì)比劑的負(fù)面反應(yīng)

由於X射線斷層成像相當(dāng)依賴靜脈注射的對(duì)比劑來顯影，所以有潛在的危險(xiǎn)，危險(xiǎn)雖低，卻無法完全避免，這可能會(huì)使某些病人的腎臟受傷，如果是有腎功能衰竭或糖尿病等病史的病人，(另外還有REDUCED INTRAVASCULAR VOLUME)危險(xiǎn)性可能更高。

影像處理

X光斷層面的數(shù)據(jù)是由X光射源繞物體一圈得來，感應(yīng)器是放置於射源的對(duì)角位置，隨著物體慢慢地被推入內(nèi)側(cè)端，數(shù)據(jù)也不斷地處理，經(jīng)由一系列的數(shù)字運(yùn)算，也就是所謂的斷層面重建來得到影像。

窗寬

所謂的窗寬(windowing)就是指用韓森費(fèi)爾德(發(fā)明者)單位(Hounsfield Unit，簡(jiǎn)稱HU)所得的數(shù)據(jù)來計(jì)算出影像的過程，不同的的放射強(qiáng)度(Raiodensity)對(duì)應(yīng)到256種不同程度的灰階值，這些不同的灰階值可以依CT值的不同范圍來重新定義衰減值，假設(shè)CT范圍的中心值不變，定義的范圍一變窄后，我們稱為窄窗位(Narrow Window)，比較細(xì)部的小變化就可以分辨出來了，在影像處理的觀念上，我們稱為對(duì)比壓縮。例如我們?yōu)榱艘诟箖?nèi)找出肝腫瘤的細(xì)微變化，就要用肝窗位，假設(shè)70HU是肝臟的平均值(稱為肝窗位)，我們就可以在更窄的窗寬內(nèi)重新定義范圍，窗位(Window)定為170HU，85HU為上，85HU為下，如此一來范圍就是-15HU到+155HU，低於-15HU的指就顯示全黑，高於+115HU的指就顯示為全白，同理，骨的窗位就要用寬窗位(Wide Window)，主要是考慮到含有脂肪的髓腔內(nèi)的髓質(zhì)還有外層致密骨，當(dāng)然HU的中心值就大約要用百位的數(shù)字了。

三維重建

三維重建指用數(shù)學(xué)的方法從斷層成像儀測(cè)量到的信號(hào)(X射線通過人體后的衰減)恢復(fù)(重建)出器官的三維影像。最簡(jiǎn)單的，也是最早的，重建方法是反投影法(backprojection)。反投影法雖然直觀上很容易理解，但它在數(shù)學(xué)上是步正確的。目前常用的重建方法主要有兩種:濾波反投影法(filtered backprojection)和卷積反投影法(convolution backprojection)。

圖像顯示

由於目前的X射線斷層成像都是等方性(x，y，z軸的解析度都一樣)或是接近等方性的解析度，顯示的方式不一定只限於橫切面，所以，藉著軟體的幫忙，只要把所有的小體素堆疊起來，就可以用不同的視點(diǎn)來看影像。

多層面重建MPR(Multi-Planar Reconstruction)

這是重建最簡(jiǎn)單的方式，是把所有的橫切面數(shù)據(jù)堆疊起來，軟體可以用不同的平面來切割物體(大部分是垂直面)，或是特別的一些影像例如最大強(qiáng)度投射成像MIP(Maximum-Intensity Projection)或是最低強(qiáng)度投射成像mIP(Mininum-Intensity Projection)。

多層面重建最常用來檢查脊椎，因?yàn)檩S切面的影像只限於有時(shí)才能顯出椎體，也無法完全秀出椎間盤，經(jīng)由重組影像，我們可以更容易觀察出脊椎的位置以及其和其他器官的關(guān)系。

現(xiàn)代的軟體可以重建斜位的影像，所以經(jīng)由自由的選擇平面，我們可以看到想看的解剖構(gòu)造，比如支氣管不是垂直的，我們可以藉由這個(gè)技術(shù)達(dá)到我們要的目的。

在血管的影像上，彎曲的平面也有辦法重建。這使得彎曲的血管可以被「拉直」，如此整條血管可以用一張影像或是少數(shù)影像就可以完全顯現(xiàn)，一旦血管被拉直后，量化的長(zhǎng)度和寬度就測(cè)量出來，對(duì)於手術(shù)和侵入性治療的幫忙不小。

MIP重建加強(qiáng)了高射束的區(qū)域，用在血管攝影很有用，mIP重建趨向於加強(qiáng)空氣的顯示，用來評(píng)估肺部結(jié)構(gòu)很有用。

三維呈像技術(shù)(3D rendering techniques)

表面呈像(surface rendering)

放射強(qiáng)度(Radiodensity)的閥值是可以調(diào)整的(例如對(duì)應(yīng)於骨頭的值)，當(dāng)閥值一定，便可使用「邊緣偵察(edge detection)」影像處理法，如此一來，一個(gè)三維的物體就可以呈像了，不同的物體可以用不同的閥值呈像，使用不同的顏色來代表不同的解剖構(gòu)造，例如骨，肌肉和軟骨，然而，在這個(gè)基礎(chǔ)下，再深一層的構(gòu)造可能就無法顯像了。

體素呈像(volume rendering)

表面呈像只限於在一定的閥值下，表現(xiàn)物體的表面像，也止於呈現(xiàn)接近我們想像的表面，而在體素呈像中，利用透明度和顏色可以在單一影像中的特色，就可以呈現(xiàn)更多的東西，例如:骨盆就可以用半透明的方式顯現(xiàn)，那么即使是斜位角，小部分其他的解剖呈像并不會(huì)擋住其他重要的部分。

影像分割(Segmentation)

有一些部位雖然結(jié)構(gòu)不同，但是有相似的阻射性，只是單純地改變體素呈像的參數(shù)可能不是這么簡(jiǎn)單就可以區(qū)分它們，解決的方式我們稱為影像分割(segmentaion)，就是用手動(dòng)或是自動(dòng)的方式去除我們不想要的部分。

例子

下面是一些腦部X射線斷層成像的影像，骨頭的部分比周圍的地方白(白代表高阻射率)，血管處(箭頭)比較亮是因?yàn)槭褂昧说鈱?duì)比劑的關(guān)系。

歷史

第一個(gè)商業(yè)化的X射線斷層成像系統(tǒng)是由Godfrey Newbold Hounsfiled發(fā)明的，地點(diǎn)在英國(guó)Hayes的THORN EMI Central Research Laboratories，Hounfield在1967年開始了他的想法，於1972正式發(fā)表，聲稱電腦斷層是披頭四樂團(tuán)最大的遺產(chǎn)，龐大的利益使得EMI投資了研究計(jì)劃。另一頭，TUFTS大學(xué)的Allen Mcleod Cormack 獨(dú)立研發(fā)了類似的處理程序，地點(diǎn)是University of Cape Town/Groote Schuur Hospital，他們於1979年一起獲得諾貝爾獎(jiǎng)。

1971所產(chǎn)的原型是行經(jīng)180度角取160個(gè)平行讀數(shù)，每個(gè)是一度，每次掃描大約費(fèi)時(shí)五分鐘，整個(gè)影像要產(chǎn)生要花2.5小時(shí)并用大型電腦來進(jìn)行運(yùn)算。

第一個(gè)生產(chǎn)的X射線斷層成像掃描器稱為EMI描掃器，只能用來做頭部的掃描，但是要花四分鐘取數(shù)據(jù)，七分鐘重組完成一個(gè)影像，另外它還要用一個(gè)裝滿水的perspex容器，型為頭套狀，可以包覆整個(gè)頭，主要是為了減少頭部的對(duì)比阻射強(qiáng)度相差太大(頭骨和頭骨外的差異)，當(dāng)時(shí)的解析度不高，只有80*80的畫質(zhì)，第一個(gè)EMI掃描器是安裝在英國(guó)的wimbledon的atkinson morley's hospital，第一次進(jìn)行病人頭部檢查的時(shí)間是1972年。

在美國(guó)，此機(jī)器的售價(jià)是390000，第一個(gè)是安裝在lahey clinic，再來是massachusetts general hospital，還有1973在george washington大學(xué)。

第一個(gè)任何部位都能檢查且不用水頭套的電腦斷層儀是在goergetown university由robert s.ladley. dds設(shè)計(jì)。

電腦斷層機(jī)器的演進(jìn)

第一代

用如筆頭般細(xì)的射束打向一個(gè)或兩偵檢器，影像是用translate rotate的方法，將射源和偵檢器放置於對(duì)側(cè)的位置，兩者相對(duì)位置不變，再加以旋轉(zhuǎn)。在EMI描掃器時(shí)代，一對(duì)影像須要旋轉(zhuǎn)180度，耗時(shí)四分鐘，使用三個(gè)偵檢器(其中一個(gè)是射源位置的參考)，每個(gè)偵檢器都是由碘化鈉閃礫器和光電倍增管組成，部分的病人很不能適應(yīng)這些早期的機(jī)器，因?yàn)闄C(jī)器的振動(dòng)和聲音都太大了。

第二代

這項(xiàng)設(shè)計(jì)增加了偵檢器的數(shù)目，并且改變了射束的形狀，把原本的筆頭型改為扇型，旋轉(zhuǎn)方式仍為translate rotate，但是掃描時(shí)間有明顯的減少，旋轉(zhuǎn)量也由每次一度增為每次三十度。

第三代

第三代X射線斷層成像在獲得影像的時(shí)間上有長(zhǎng)足的進(jìn)步，扇形的射束配上一列和射源相對(duì)的偵檢器，省略了費(fèi)時(shí)的translation stage，最初讓掃描時(shí)間減少至大約一張十秒鐘，這個(gè)進(jìn)行讓ct的實(shí)用性大大增加，時(shí)間短到可以做肺部和腹部的掃描，之前的幾代只限於用在頭部和四肢，到了第三、四代，病人也明顯覺得噪音和振動(dòng)都少了不少，舒適多了。

第四代

它的設(shè)計(jì)方法幾乎和第三代是同時(shí)發(fā)明的，表現(xiàn)度也差不多，不用一列的偵檢器，取而代之的是360度整圈的偵檢器，用扇型射束旋轉(zhuǎn)打在固定而非旋轉(zhuǎn)的偵檢器上。

bulky是一項(xiàng)昂貴且脆弱的光電倍增管，所以漸漸地被較好的偵檢器取代，氙游離腔偵檢器列曾經(jīng)用在第三代機(jī)器中，也增加了較多的解析度和敏感度，但最終這兩項(xiàng)技術(shù)都被固態(tài)偵檢器取代:一個(gè)矩形、固態(tài)的發(fā)光二極體，并鍍上瑩光的稀土元素磷，它更小，更敏感，更穩(wěn)定，也更適合第三、四代機(jī)器的設(shè)計(jì)。

早期的四代機(jī)器有600個(gè)光電倍增管，每個(gè)直徑1/2吋，可以套在偵檢環(huán)內(nèi)，以三個(gè)發(fā)光二極體為單位可以替代一個(gè)光電倍增管，這項(xiàng)改變同時(shí)增加了取像速度和影像品質(zhì)，但是掃描的速度仍然不能改善，因?yàn)閤光管的控制還是用纜線啟動(dòng)，限制了旋轉(zhuǎn)的速度。

一開始，第四代機(jī)器有一個(gè)重大的進(jìn)步，就是每轉(zhuǎn)一圈，偵檢器就會(huì)自動(dòng)校正一次;而三代的幾何方式固定，對(duì)於沒有校正的情形很敏感，也就是有環(huán)形假影產(chǎn)生的可能，另外，四代由於偵檢器不會(huì)移動(dòng)和振動(dòng)，校正的執(zhí)行也較容易。

所有現(xiàn)代的醫(yī)療用電腦斷層都是以第三代的設(shè)計(jì)為藍(lán)本，現(xiàn)代的固態(tài)偵檢器相當(dāng)?shù)胤€(wěn)定，可以不須要每掃一個(gè)影像都校正一次，第四代由於偵檢器經(jīng)濟(jì)效益的問題，使得它比第三代貴多了，甚至對(duì)假影的敏感度也高，因?yàn)闆]有固定和射源相對(duì)的偵檢器，要去除散射幾乎是不可能的事。

第五代

一般指的是所謂的攝影CT(cine-CT);Cine-CT與第四代CT相似，但X光源被置於偵辦器的外環(huán);而且為了加快掃瞄的速度，采用多管X光源，依序以不同位置之X光對(duì)剖面曝光，以取代旋轉(zhuǎn)功能。系統(tǒng)掃瞄速度因而大大提升，足以掃瞄心跳等動(dòng)態(tài)的剖面圖。而真正所謂第五代CT，乃是以大角度陽極X光管，環(huán)繞掃瞄剖面與偵測(cè)器;利用電子方式控制撞擊陽極的電子束，使其發(fā)出不同角度的X光束，以達(dá)到如同多管X光源的效果。由於電子掃瞄速度極快，每一剖面的掃瞄時(shí)間可降至33ms-100ms左右。。適用於心導(dǎo)管，做心臟、血管攝影，主要缺點(diǎn)劑量高，價(jià)格昂貴。

功能再進(jìn)化

和取象時(shí)間有關(guān)，要克服的另一問題是x光管，要提供一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間，高強(qiáng)度的曝露，須要將非常穩(wěn)定的輸出加到x光管和發(fā)電器中，高速的回轉(zhuǎn)陽極要跟上處像處理的速度，需要固定150kV的SMPS才能趨動(dòng)他們，目前的動(dòng)力強(qiáng)度可以到100kW

環(huán)刷回轉(zhuǎn)(slip-ring)技術(shù)取代了原本纜線的設(shè)計(jì)，始得x光管和偵檢器能連續(xù)動(dòng)作，再加上連續(xù)地推移病人進(jìn)入掃描器的設(shè)計(jì)，就是所謂的螺旋式電腦斷層。

多層螺旋X射線斷層成像(Multi-Detector-Row Computed Tomography，簡(jiǎn)稱MDCT)的系統(tǒng)更加快了掃描的速度，它可以同時(shí)獲取數(shù)個(gè)影像，目前的機(jī)器列數(shù)可以到64列，要在幾秒內(nèi)就有完整的胸腔影像也是有可能的，以前的檢查假設(shè)要分十次閉氣，一次十秒，現(xiàn)在可能一次十秒的閉氣可以完成了。MDCT也是使用等方解析度，可用任意的角度重建你想要的影像，和核磁共振影像有一樣的能力，在很短的時(shí)間就可以掃描很大的體積是MDCT最大的特色，然而更重要的事是空間解析度也要高，最新一代MDCT內(nèi)在Z軸方向的球管內(nèi)有浮動(dòng)的焦班，可以讓解析度更好，另一個(gè)不同的方向的研究是用在心臟的斷層檢查，稱為電子光束斷層描掃(Electron-Beam Computed Tomography，簡(jiǎn)稱EBCT)，時(shí)間解析度高達(dá)50微秒，它可以暫停心臟和肺部的動(dòng)態(tài)來形成高品質(zhì)的影像，只有Imatron公司有制造，后來GE公司跟進(jìn)，鮮有人做，主要是因?yàn)樗某杀咎?，而且設(shè)計(jì)的用途只有一項(xiàng)而已，同期的MDCT其時(shí)間解析度就很接近EBCT了，但是成本低得多，也因?yàn)槿绱?，MDCT就成了市場(chǎng)的趨向。

進(jìn)化過的電腦技術(shù)和組像技術(shù)可以執(zhí)行更快更準(zhǔn)確的重組，早期的機(jī)器可能要幾分鐘才一張影像，現(xiàn)在則是三十秒就可以做出1000張影像，精心設(shè)計(jì)的軟體已經(jīng)可以滅少假影了。雙射源電腦斷層(Dual source)使用了兩個(gè)x光管和兩排偵檢器，使得每張影像只要0.1秒就可以完成，如此就可以得到高品質(zhì)的心臟影像而不需要用降低心率的藥，例如beta blockers。

雙射源的復(fù)列偵檢器電腦斷層可以在十秒的閉氣時(shí)間內(nèi)就完成整個(gè)心臟的檢查。

Volumetric電腦斷層是復(fù)列偵檢斷層機(jī)的一項(xiàng)延申，仍在研究階段，目前的MDCT每轉(zhuǎn)一次取樣4cm寬的體積，volumetric電腦斷層的目標(biāo)是以256的復(fù)列偵檢斷層儀的原型為基礎(chǔ)，增加寬度到10-20cm，未來的應(yīng)用包括了心臟成像(在兩次連續(xù)的心跳間就可以取得欲重建完整三維影像所需要的數(shù)據(jù))。

微斷層攝影(Microtomography)

近幾年來，斷層攝影也到了微米的等級(jí)，名為微斷層攝影，但是這些機(jī)器目前只適合小物體或是動(dòng)物，還不能用在人體。