第三章ct质量控制与扫描技术

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1、第三章 CT质量控制与扫描技术 陈庆森 第一节 CT影像的质量控制 CT成像为数字成像技术，影响CT图像质量的 因素较多而且复杂，包括各种图像质量参数、 扫描技术参数、机器的安装调试与校准，窗技 术的选择及暗室技术或洗片机的性能等。各个 参数间有密切关系或相互制约。 第一节 CT影像的质量控制 一、图像质量参数 （一）CT分辨率：分辨率包括空间分辨率和密度分辨率，是判断CT机器性能和图 像质量的重要指标。 1、空间分辨率：（高对比分辨率） p 空间分辨率是指在高对比情况下，对物体空间大小（几何尺寸）的鉴别能力 ，有两种表示方法，即线对数/厘米（LP/cm）和线径/毫米（mm/mm）。 p 空间

2、分辨率是指鉴别结构大小的能力，在影像中所能显示的最小细节。 p 空间分辨率与检测器孔径的宽度，检测器之间的距离，图像重建中采用的卷 积滤波（二维傅里叶变换重建法、空间滤波反投影法、褶积反投影法）函数 的形式，像素大小，被捡物吸收系数的差异，以及CT装置的噪音等因素有 关。 第一节 CT影像的质量控制 p 影响空间分辨率的主要因素有： （1）探测器的种类、效率、数目（或排数）：小的探测器孔径可提高空间分 辨率，高档多层螺旋CT大多采用稀土陶瓷探测器，Z轴方向上有多排，空 间分辨率也明显提高。 （2）原始数据量的多少：采样率越高，原始数据量越多，空间分辨率越高。 （3）重建算法 （4）象素、矩阵的

3、大小：扫描/重建矩阵越大、象素越小，空间分辨率越 高。 （5）设备噪声和被测物体间的密度差异 第一节 CT影像的质量控制 p 中档CT机的空间分辨率约为15LP/cm，高档约为30LP/cm，而X线平 片由于采用的是屏片组合，其空间分辨率可达10LP/mm，因此， CT图像的空间分辨率远不及X线平片。 p 空间分辨率常用的表示方法：能分辨最小圆孔的直径（MM），越小 越好。或可分辨每厘米的线对数（LP/cm）越多越好。 p 由于CT的空间分辨率受诸多因素影响，而且检测器的孔径不可能像X 线胶片的颗粒那样细小，所以CT的空间分辨率一般不会超过X线成 像。 p 空间分辨率与像素大小有密切关系，一般

4、为像素宽度的1.5倍。 p 矩阵大（数目越多），像素小、，空间分辨率高，图像清楚。 第一节 CT影像的质量控制 2、密度分辨率 p 密度分辨率又称对比度分辨率，表示能够区分最小密度差异的能力。 p 密度分辨率与被捡物大小、X线剂量、噪音等因素有关。 p 密度分辨率以%表示。如果密度分辨率为0.5%时，则表示两种物质的密度差别 等于或大于0.5%时CT可将它们分辨出来，而小于0.5%，受噪音的干扰无法区 别。 p 影响密度分辨率的主要因素有： （1）噪声和信噪比：噪声和信噪比是由探测器的效率和X线剂量决定的，效率越 高、剂量越大，则信噪比越高，相对降低噪声，密度分辨率将提高。 （2）物体的几何尺

5、寸较大时，则密度分辨率也会相对高一些。 第一节 CT影像的质量控制 p 如果提高其密度分辨率就需要加大X线剂量，即增加检测器吸收的光 子数，提高其信噪比，相对降低其噪音。 p 空间分辨率与密度分辨率之间密切相关并且互相制约。 p 密度分辨率受噪音和显示物大小制约，噪音越小和显示物越大，密度 分辨率越佳。 3时间分辨率 是指系统在足够短的时间间隔内快速重复扫描的能力，它主要受X线 管性能的影响。 第一节 CT影像的质量控制 （二）噪声 p 噪声是扫描均匀物质时，其CT值的标准偏差。 p 噪声使图像呈颗粒性，直接影响密度分辨率，尤其表现在低密度组织的可见 度上。 p 噪声分为扫描噪声（光子噪音）和

6、组织噪声两种。 u 扫描噪声是当X线剂量不足时，穿透人体被探测器接收的光子数受限，矩阵内 各象素上的分布不均造成的。扫描噪音造成均质的组织或水在各个像素点上 的CT值不相等。如欲减少扫描噪音（或光子噪音）必须增加X线剂量，二者的 关系是噪声减半，需要增加约4倍的X线量。 u 组织噪音：各种组织平均CT值的差异造成组织噪声，同一组织的CT值常在一 定范围内变化，不同组织也可以具有同一CT值。 第一节 CT影像的质量控制 p 影响噪声的因素有： （1）X线剂量。 （2）探测器的性能。 （3）重建算法。 （4）层厚。 （5）物体的线性衰减系数。 p克服噪音的方法是减薄扫描层面的厚度，提高CT值的测量

7、精 度。 第一节 CT影像的质量控制 （三）伪影 （artifact） p 伪影是指扫描或信息处理过程中，由于某一种或几种原因而出现人体本身不 存在，致使图像质量下降的阴影。 p 产生伪影的原因有： （1）扫描条件：患者移动（被检者自主或不自主的运动所致）、被检者部位有 高密度结构或异物、装置震动、电压波动、室内温度及湿度、曝光条件过低 或扫描部位较小却选择了过大的扫描视野、显示视野时，在图像的周边可能 出现高密度的伪影。 （2）设备因素：设备性能、设备出现故障或参数偏差、信息收集、图像重建 第一节 CT影像的质量控制 （四）部分容积效应 p 部分容积效应是在CT扫描过程中产生的。图像中的像素

8、代表 的是一个体积，即像素面积x体积。此体积内可能含有各种 组织，因此每一像素的CT值实际代表的是单位体积各种组织 CT值的平均数。 p 图像上各象素的数值代表相应体素各组织CT值的平均数，有 时它不能如实反映出真实的CT值，如在高密度组织中的低密 度小病灶，其CT值偏高，而在低密度组织中的高密度小病灶 ，其CT值偏低。 第一节 CT影像的质量控制 p 由于CT值的准确性受部分容积效应影响很大，所以在选择扫描 层厚或病变较小而又骑跨于扫描切面之间时，所测得的CT值代 表的组织密度可能实际上并不存在。 p 克服部分容积效应，首先摆位要准确。对较小的病变要薄层扫 描扫描层厚越薄，部分容积效应越小。

9、 （五）周围间隙现象 （peripheral space phenomenon） p 两种相邻但密度不同的组织，由于相互重叠造成的CT值不准确 ，这种现象称为周围间隙现象。 p 高密度者其边缘CT值偏低，低密度者其边缘CT值偏高。 第一节 CT影像的质量控制 二、扫描技术参数 p 正确选择扫描技术参数 mA、s的选择 kV的选择 FOV的选择 层厚的选择:较小的病灶宜用薄层扫描 滤波函数的选择 p 合理使用窗口技术 第一节 CT影像的质量控制 1、剂量： pX线剂量的大小是CT图像质量的保证。通常CT扫描机为 大功率X线管。扫描时视不同部位选择不同的剂量。 p大部分CT机改变剂量常常通过改变毫

10、安（mA）量（高、 低）和扫描时间（长、短）来实现。 p选择剂量参数的原则：尽量减少病人接受X线剂量，必 须保证病人图像质量。 第一节 CT影像的质量控制 p剂量的高低影响噪音的大小，而噪音的大小对图像质量有很大 的影响。如果剂量太低，则噪音加大，图像质量下降。而增加X 线剂量，则增加图像的信息量，降低了图像的噪音，从而提高 图像质量（噪声减半，需要增加约4倍的X线量）。 p对于检查部位较厚或较精细的器官，为了提高图像质量，要适 当选择高剂量扫描参数，或在该机器允许范围内长时间扫描， 以提高图像的空间分辨率和密度分辨率。 第一节 CT影像的质量控制 2、层厚 p 层面厚度也是影响图像分辨率的一

11、个重要因素。扫描层厚通常 按需要观察病变的大小而定。为了看清病变细节，必须切层减 薄，提高对小病变的检出率。减少因部分容积效应而引起对病 变的不良显示。 p 对于观察软组织且病变范围较大时，应选择层面较厚较为合 适。 p 对病变范围过大患者，则采用加大层厚和层间距的方法，对病 变层面进行薄层扫描2-3层，帮助诊断定性 第一节 CT影像的质量控制 3、观察野（FOV）： p 影像的观察野就是扫描时按部位大小选用的扫描野（SFOV）和显示野（DFPV）。通常 两者大小接近，但有时可选用显示野（DFPV）大于扫描野（SFOV），这样可以使图像 更清晰，突出检查病变的精细度，可用下列公式说明： p 当

12、显示野大小不变时，矩阵越大，像素值越小，图像越清晰，图像的分辨率越高，但图 像重建时间越长。 p 在获得相同图像质量的前提下，矩阵大小不变，而改变显示野的范围，即减少显示野的 范围大小也能获得小的像素值，提高影像的空间分辨率，且大大缩短影像的重建时间。 第一节 CT影像的质量控制 4、过滤函数 pCT系统包括大量的数字软件过滤器，它可以在图像重建 过程中使图像得到最佳显示，改变图像的空间分辨率和 密度分辨率。 p根据观察不同组织的对比和诊断需要，选择不同的数字 软件过滤器。 p其数学演算方法包括：标准数学演算、软组织数学演 算、骨细节演算。 第一节 CT影像的质量控制 三、影像放大技术 p 扫

13、描中常用的四种放大技术，均能显著改善成像效果，提高图像分辨 率。 p 四种放大技术包括：几何放大技术、变域图像放大技术、宏观图像放 大技术、内插图像放大技术。 p 几何放大技术：应用于采集数据阶段，即缩短X线管球/检测器组件与 被捡物之间的距离。使得较小的被捡物在X线束的曝光下产生的信号， 由相对较多的检测器收集。 第一节 CT影像的质量控制 p变域图像放大技术：应用于图像重建阶段，可将一个剖面 的数据，通过变域放大仅对感兴趣区域部分重建放大，便 于观察，使得较小区域的图像最大可用整个图像显示矩阵 来表示。 p宏观图像放大技术：常用于扫描后对细微结构图像的再重 建。 p内插图像放大技术：多用在

14、感兴趣区域尺寸测量及CT值测 定比较准确，对从定位片上决定扫描角度等方面有帮助。 第一节 CT影像的质量控制 四、校准 p 为了保证图像质量，提供正确的诊断信息，当图像出现伪影或发 现水的CT值不等于0时，必须进行校准工作。 p 校准方式： 测量校准（CM） 扫描校准(CS) 扫描剖面校准(CP) 第一节 CT影像的质量控制 p测量校准（CM）：可以认为是一种简单的“工厂校准”， 校准时必须盖上机盖，病人床置于末端，此项校准只扫描 空气，主要用于消除伪影和校准CT值。 p扫描校准(CS)：主要用于校准CT值。用充满蒸馏水的水模 扫描，使成像中各处的CT值等于0。每一组扫描参数都要 做扫描校准(

15、CS)，使空气的CT值等于-1000。（水CT值为0 ，空气CT值为-1000） 第一节 CT影像的质量控制 p 扫描剖面校准(CP)主要用于消除环状伪影。如果伪影的产生于X线管球温度有 关，应在下列温度范围上下作不同的CP校准： CP1：450k CP2:750k CP3:1000k CP4:1200k CP5:热过载后直接做 第一节 CT影像的质量控制 p扫描校准(CS)和扫描剖面校准(CP)需要根 据参数不同选择不同大小的水模及是否需要 加PVC（主要用于模拟颅骨）环扫描。全部 参数校准需要作测量验证，保证水模成像中 各处的CT值误差在限定范围之内。 第一节 CT影像的质量控制 五、窗技

16、术的运用 p 窗技术包括窗宽、窗位的调节，它是调节显示图像的最重要的功能。 p 为了提高窗口范围内组织密度的分辨率，必须正确运用窗宽窗位。 p 将图像显示在一个肉眼所能分辨的灰度梯度的幅度以内，这个幅度的 上限和下限称为窗宽，其平均值即窗口的中心称为窗位。 p 窗宽主要影响图像的对比度。窗宽大，图像层次多，但对比度差；窗宽 小，图像层次少，但对比度好。 p 如要提高两种密度差别不大的组织的分辨率，则需要采用小窗宽扫描。 第一节 CT影像的质量控制 p 在荧光屏上从黑到白，人的肉眼只能分辨16个灰阶，窗宽越小，则每个 灰阶中代表CT值的幅度小。如窗宽为80Hu，则每个灰阶含CT值范围为 80Hu/16=5Hu，这意味着两种组织密度差异大于或等于5Hu值时，人肉眼 就能分辨出来。 p 窗位主要影响图像的亮度。窗位升高、图像变黑；窗位降低，图像变 白。窗位的设置一般将所需要观察的组织器官的CT值作为窗位或窗中心 （WL）。 p 不同型号的CT机器，各部位的窗宽窗位设置虽然不完全一样，但在一定 的范围内调节。 第一节 CT影像的质量控制 u窗宽决定对比度