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1、<p><p>&lt;p&gt; 4.6 X射线衰减系数的重建 及X-CT的后处理技术 ?重建图像是人体断面X射线衰减系数的 分布函数 ?X射线投射强度（投影值）并没有与衰 减系数的线积分成正比，而是衰减系数 线积分的指数函数。 ?X射线管放出的射线包含各种不同能量 成分，表现为一个能量谱的分布。 ?所测得投射强度应为： ?射线“硬化”现象：低能量的射线成分首先被吸 收；高能量的射线成分较易穿过人体。X射线在 传播过程中平均能量变高，射线束逐渐变硬。 硬射线能量高，穿透力强，物体表现出低衰减 性能。 ?校正射线硬化效应的措施
2、： （1）提高管电压，增加滤过板厚度，滤除 低能量射线。 （2）通过算法补偿校正。 ?为了鉴别组织线性衰减系数的微小差别，并使组织特 性定量化，定义CT值： ?其中t、water分别为组织及水的线性衰减系数，单位 为Hounsfield，简称Hu。由上式显见，水的CT值为0。 ?实验得知：骨2water，空气0。因此，骨的CT值为 1000，空气的CT值为0。 CT值（Hu单位） 01000 -1000 空气 脂肪 水 软组织 致密骨骼 窗口技术 ?人体组织的CT值范围是2000个单位。CT图 像实际上是用2000个灰度值表示、层次非常 丰富，而人眼一般仅能分辨出30-40个灰度等 级。若将2
3、000个灰度等级划分为40个灰阶， 则每个灰阶所能分辨的CT值为2000 40=50HU，也就是说，当相邻的两种组织的 CT值相差50HU时，人眼才能将两者区分出 来。为了显示组织结构的细节和反映准确的 密度差值，就必须使用窗口技术。 ? 窗口技术(window technology ) ：CT设备 放大某段范围内灰度的技术。即把被观测 组织的CT值范围（灰度范围）定为放大的 灰度范围，放大灰度范围的上限增强为全 白，下限压缩为全黑，这样放大或增强了 局部灰度范围内不同灰度之间黑白对比的 程度。 ?窗宽（window width）是指显示图像所包含 的CT值范围，在此范围内的组织结构按密度的
4、高低从白到黑分为灰度等级进行观察分析。 ?窗位（window level）是指观察某一组织结构 细节时，以该组织的CT值为中心进行观察。如 脑组织的CT值大约为35HU，则窗位选择为 35HU，窗宽常用100HU。 ? 窗口：被放大或增强的灰度范围。 ? 窗宽(window width，WW)：放大的灰 度范围上下限之差。 ? 窗宽 CTmax CTmin ? 窗位(window level，WL)：放大的灰度 范围的平均值(灰度中心值，即显示器所 显示的中心CT值)。 ? 窗位 ? 例：观察脑部的血液(CT值为12H)及凝血 (CT值为5676H)时，把上限灰度CTmax 定为80H，下限灰
5、度CTmin定为0H， ? 窗宽CTmaxCTmin=80HU0HU 80HU ? 窗位= ? 如：某被测人体组织的 CT值范围为 320HU或160HU，若采用16级显示灰阶时 ，CT值范围内每一显示灰阶代表的CT值跨 度为20HU和10HU。 ? 窄WW的CT值的分级细（10HU），显示 的CT值范围小，对组织在密度差异间显示 的黑白对比度大，有利于对低密度组织或 结构(脑组织)的显示； ? 宽WW的每级灰阶代表的CT值跨度大，对 组织在密度差异间显示的黑白对比度小， 适用于密度差别大的组织或结构（肺、骨 质等）的显示。 肺窗：700、1200 纵隔窗：30、300 骨窗：+300、100
6、0 脑窗：+35、100 窗口必须根据 相关显象组织 来设置 Narrow Window Width窄窗宽 Broad Window Width宽窗宽 窄 窗宽: 适用于软组织部位,如脑和腹部。 但窗宽以外的结构就不能正确的 被反映出来。 宽 窗宽: 适用于对比度较大的部位， 如肺和骨骼。密度差别较小 的组织不易显示。 Hounsfield unit +1000 -1000 0 Window 1 窗位 Gray scale display White Black CT Windowing Window 2 双窗技术 把两种CT值相差较大的组织在同一窗口中显示, 例如 肺和纵隔(软组织)。 双窗
7、技术* 一幅图像上同时观 测肺和纵隔。 Lung Window 肺窗 Mediastinum Window 纵隔窗 Double Window 双窗 Image 2: 仅观察肺 Image 1: 同时观察肺、 胸腔和纵隔。 Image 3: 仅观察纵隔和 胸腔 常规CT真好! 但仍然存在很多问题. 4.7 4.7 螺旋螺旋X-CTX-CT 常规CT. 常规扫描方式的缺点： 1、需要较长的扫描时间 2、成像中会产生遗漏人体某些组织的情况 3、不能准确地重建三维图像和多方位图像 4、使用造影剂扫描时，在造影剂的有效时间 里，只扫描了有限的几个层面。 不能准确地重建三维图像和多方位图像。 层厚定位选
8、择所引起的问题. 对不起, 因为不在层厚里面所 以引起病变的遗漏. 一只老鼠. 螺旋锥形束CT ? 螺旋CT（spiral CT，SCT）扫描方式产生 于1989年，是在滑环扫描技术基础上发展 ，属于R-R扫描方式的发展。 ? SCT机使用散热性能好的大容量X线管和 高效率的探测器。X线束仍为大扇形束，与 传统的扫描方式不同。 ? 滑环技术：常规CT机X线管供电及信号的 传递由电缆完成，近年来以铜制的滑环和 导电的碳刷电缆，通过碳刷和滑环的接触 导电使机架作单向的连续旋转。 螺旋CT工作原理 螺旋扫扫描是指在扫扫描期间间， X线线管连续连续 旋转转并 产产生X线线束，同时扫时扫 描床在纵轴纵轴
9、 方向连续连续 移动动， 这样这样 ，扫扫描区域X线线束进进行的轨轨迹相对对被检查检查 者 而言呈螺旋运动动，扫扫描轨轨迹为为螺旋形曲线线，这样这样 可以一次收集到扫扫描范围围内全部容积积的数据，所以 也称为为螺旋容积扫积扫 描。 螺旋CT扫扫描装置包括探测测器、X线线管滑环环、机 架与检查检查 床、控制台与计计算机。其中滑环环技术术是 螺旋扫扫描的基础础，螺旋扫扫描是通过过滑环环技术术与扫扫 描床的连续连续 移动动相结结合而实现实现 的。 单层螺旋CT扫描 ? 是X线管由往复旋转运动改为向一个方向连续旋 转扫描，受检体（检查床）同时向一个方向移动 ，X线连续曝光并采集数据。X线管相对于受检体
10、 的运动为划过一柱面螺旋线形轨迹。 ? 没有扫描间隔的暂停时间（死时间），可进行连 续扫描，解决了传统扫描时的层隔问题。单层螺 旋CT的探测器数目和材料同第3代CT； 单层螺旋CT扫描 单层 旋转 一周一 幅图像 多层 旋转 一周多 幅图像 2D 层厚 3D 容积 常规 vs. 螺旋 CT . 在扫描过程中，X线管连续地围绕受检者旋转，与此同 时承托着受检者的病床匀速的向机架的扫描孔内推进(或匀 速地离开扫描孔)，这样X射线束在受检者身上勾画出一条螺 旋线轨迹，因此称之为螺旋CT。 螺旋线限定了人体组织的一段容积，所以这一技术也 叫作容积扫描。 非螺旋CT与螺旋CT扫描方式的比较 螺旋CT扫描
11、采用的滑环技术，去除了X线球管与机架之 间的电缆连接的束缚，使得球管、探测器系统可以单向连续 旋转，每旋转360的扫描时间可以缩短到1秒或亚秒，明显 提高了扫描速度和检查效率。更主要的是在连续扫描的同时 ，检查床也单向匀速移动，使得整个扫描的轨迹类似螺旋管 ，它所采集的数据是某一检查器官或部位连续的扫描数据， 即容积数据，因此也称这种扫描方式为容积扫描。 Continuously rotating tube/detector system -球管/探测器连续旋转。 Continuous radiation-连续投照。 Continuous data acquisition-连续数据获取。 Co
12、ntinuous table feed-连续进床。 螺旋 CT = 容积扫描 何谓 4 “C”? 要实现螺旋扫描，完成连续的容积式数据采集，必须 满足下列要求： 1.依靠滑环技术使X线管能连续地沿着一个方向转动； 2.病床能做同步匀速直线运动； 3.使用大功率、高热容量和散热率的X线管； 4.具有螺旋加权算法软件； 5.选用计算速度快、存储容量大的计算机系统。 实现螺旋 CT扫描的技术要求 滑环技术 滑环技术是螺旋扫描的基 础，它的发明问世标志着CT成 像技术进入一个快速发展的新 时代。滑环技术的重大贡献是 解决了CT机架旋转部分与静止 部分的馈电和信号传递方式问 题，可以实现X线球管连续旋
13、转和曝光。它是用一个滑环和 一个碳刷代替了电缆，当碳刷 沿着滑环滑动时，则经滑环与 碳刷向X线球管供电。由于摆 脱了各种电缆的缠绕限制，而 且X线发生器和探测器均安装 在一个滑环上，因此滑环可单 方向连续旋转。 低压滑环技术示意图 高压滑环技术示意图 螺旋CT用于临床造影剂应用。 螺旋CT适用于身体所有部位检查。 对于小儿和外伤病人, 能快速完成扫描。 适用于大范围的解剖结构检查。 如果你打算进行3D 后处理 (e.g. CTA) 可常用螺旋! 什么时候使用螺旋CT? 螺旋CT影像设备的优点： 优点：螺旋CT连续扫描的能力，使得整个器官或一个部 位可以在一次屏气中完成扫描，从而避免漏扫或重扫。
14、由 于没有层与层面之间的停顿，使得一次扫描检查的时间明显 缩短，有益于危重病人和不配合病人的检查。对于肺脏、 肝脏等受呼吸影响的脏器，由于在屏气情况下一次完成扫描 ，可以避免小病灶的遗漏。病人运动形成的伪影，由于扫 描速度的提高而得以减少或避免。可进行任意回顾性重建 ，没有层面间隔大小和重建次数的限制。单位时间内扫描 速度的提高，使CT增强扫描时对比剂的利用率提高和增强 效果改善。由于螺旋CT扫描得到的是容积扫描数据，因 此使得多平面和三维重建图像的质量有了明显改善。 螺旋CT影像设备的不足 由于扫描时检查床的运动产生一定的伪影，在Z 轴上的空间分辨率有所降低。 螺旋CT扫描图像的噪声较传统C
15、T有所增高（内 插法的一个缺陷就是使噪声增加）。 螺旋CT图像处理的时间较长，并需要计算机大容 量的存储能力和运算能力。 螺旋CT仍受到最大扫描容积的限制。 多层螺旋多层螺旋X X线线-CT-CT介绍介绍 多层面螺旋扫描技术中，使用多排探测器阵列（其 排数可以从几排到几十排）扫描轨迹是多根螺旋线。 X线管旋转一周可以同时获得四层数据，而且可以 选择较薄的层厚，使获得的三维数据有更高的精度。 ? 1998年推出多层螺旋CT （MSCT）提高了螺旋 CT的性能。 ?MSCT和SCT扫描方式相同。是X线管和检测器 围绕人体做360旋转，受检体向一个方向移动。 不同的是MSCT的检测器为多排，目前的排
16、数从 几排到几十排；而单层SCT的检测器只有一排。 ? 传统CT机是X线管和检测器围绕人体旋转一圈获 得一幅断面图像，MSCT机旋转一圈则可以同时 获得2n幅图像。 ? MSCT的线束宽度在Z轴方向从1cm左右增加到 几厘米，今后将会更宽，属于锥形线束CT（cone beam CT）的范畴。 多层螺旋CT，又称多层CT。它的结构特点是具备多排检测器 和多个数据采集系统。 螺旋扫描及层面投影 3.2.3 螺旋CT工作原理 多层层螺旋CT扫扫描特点 ： （1）降低X射线线球管损损耗。 （2）扫扫描覆盖范围围更长长。 （3）扫扫描时间时间 更短&lt;/p&gt;</p></p>
