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1、2020 6 9 1 计算机体层成像及临床应用 2020 6 9 2 第一节概述 2020 6 9 3 1917年奥地利数学家Radon得出 根据面投影到线并重建图像的计算公式 为CT奠定数学基础 1963年美国物理学家Cormack发表文章 用线积分表示一函数的方法及其在放射学上的应用 为CT研制提出物理构想 1967年至1970年英国工程师Hounsfield研制成功世界上第一台CT扫描机 1971年9月首台CT机正式投入临床 同年10月检查了第一例病人 1972年取得了世界上第一张CT照片 Hounsfield和Cormack共同获得1979年度诺贝尔生理和医学奖 一 CT的历史 202
2、0 6 9 4 二 CT的定义 计算机体层摄影 ComputedTomography 简称X线CT或CT 1 定义 利用X线束对人体选定层面进行扫描 取得信息 经计算机处理而获得的重建图像 2 过程 用X线束穿过人体扫描部位 产生不同程度衰减后 被探测器接收 变成电流信号 再经模 数转换器变成数字信号进行运算 其结果经数 模转换器变成电流信号 再用不同的灰阶形式显示出来 形成图像 2020 6 9 5 三 CT的优点 能显示断面图像图像密度分辨率高可做定量分析成像速度快CT引导下穿刺 2020 6 9 6 四 CT的局限性 适用面广 但并不是万能不能显示病变的供血情况空间分辨率比常规X线低不能
3、反映脏器功能和生化信息 2020 6 9 7 第二节CT成像的基本原理 2020 6 9 8 CT如何工作 重建 后处理 X线衰减 X线发生 数据获取 2020 6 9 9 一 数据采集 从X线的产生到信息数据的获得过程 X线被检体信号衰减探测器接收信号放大A D转换原始数字信号 2020 6 9 10 二 数据处理 对数字数据进行重建前的一系列处理 得到能表示扫描部位密度和厚度的重建数据 减除空气值和修正零点漂移值 对X线束硬化效应进行校正 称线性化 对扫描数据的总和进行校正 称正常化 X线束硬化效应 X线穿过人体一定厚度时 低能X线较高能X线衰减快的现象 2020 6 9 11 三 数据重
4、建 处理过的原始数据经过各种复杂运算而得到矩阵数列 准备用来显示图像的过程 方法 直接反投影法 每点投影值的叠加 滤波反投影法 利用一维傅立叶变换 解析法 利用二维傅立叶变换 2020 6 9 12 四 显示图像 把重建处理后的数字矩阵经过A D转换形成模拟信号 以黑白不等的灰阶表示 再运用适合的窗宽和窗位 使图像清晰显示出来 显示介质 显示器存储器胶片 2020 6 9 13 层厚 X ray通过准直器穿透物体轴向层面的有效厚度 叫层厚 它决定体素的高度 2020 6 9 14 体素 把层厚分成很小的体积单位称体素 通常长和宽都为1mm 与体积相对应 高等于层厚 像素 体素的大小在CT图像上
5、的表现即为像素 是最小成像单位 像素越多 图像越清晰 体素与像素 2020 6 9 15 在一个矩形面积内 每行和每列的像素按扫描顺序有序排列 形成二维排列的数字方格 即图像矩阵 如256 256 512 512 矩阵 2020 6 9 16 为该物质的衰减系数 I为穿过物质后的X射线强度 I0为射入物质之前的X射线强度 X为该物质的厚度 X线衰减系数 X线穿过人体时 组织有一定吸收 密度越大 吸收越多 称X线的衰减 2020 6 9 17 空间分辨率 在高对比度情况下区分相邻最小物体的能力 又叫高对比度分辨率 决定图像的清晰度 2020 6 9 18 低对比度情况下分辨物体微小差别的能力 又
6、叫低对比度分辨率 影像因素 清晰度和噪声 密度分辨率 2020 6 9 19 第三节CT设备 2020 6 9 20 机架床高压发生器控制台计算机 控制台 高压发生器 2020 6 9 21 一 CT组成 X线管X线发生器探测器机架和床主计算机 控制扫描运行 阵列处理器 承担图像重建 显示器 存储器和激光相机 扫描部分 计算机系统 显示存储系统 2020 6 9 22 X线管 作用 用于产生X射线固定阳极X线管 用于一 二代CT旋转阳极X线管 用于三 四代CTCT管特点 大热容量高散热率高毫安输出 2020 6 9 23 准直器 作用 用于调整X线束X线管侧准直器 位于X线管前方调整X线束 减
7、少散射线 探测器侧准直器 位于探测器前方决定扫描层厚 提高图像质量 准直器孔尺寸 切层厚度 2 3 5 7 8 10 13 mm 2020 6 9 24 作用 用于接收衰减的X线信号材料 早期使用晶体耦合光电倍增管 现在使用闪烁晶体探测器 分类 固体探测器气体探测器 探测器 2020 6 9 25 二 CT机发展变革 第一次 旋转扫描 螺旋扫描 1989年 第二次 单排螺旋 多排螺旋 1998年 第三次 多排螺旋 容积CT 2004年 第四次 单源螺旋 双源螺旋 2005年 2020 6 9 26 属于头颅机 为旋转 晶体平移扫描技术 由一个X线束和1个晶体探测器组成 X样线束如铅笔芯粗细 叫
8、笔形束扫描机 缺点 射线利用率低 扫描时间长 3 5min 重建图像差 第一代CT 2020 6 9 27 第二代CT 准全身扫描机 为旋转 晶体平移扫描技术 由一个X线管和3 30个晶体探测器组成 X线束是5 20度的扇形束 叫小扇束扫描机 特点 射线利用率低得到提高 扫描时间缩短 18sec 重建图像质量有所提高 对病人引起的伪影特别敏感 2020 6 9 28 第三代CT 标准全身扫描机 最常用 为旋转 旋转扫描技术 由一个X线管和300 800个晶体探测器组成 X线束是30 45度的扇形束 叫广角扇束扫描机特点 射线量较少 扫描时间缩短 2 9sec 重建图像有明显质量较高 病人伪影减
9、少 2020 6 9 29 第四代CT 螺旋全身扫描机 为旋转 固定扫描技术 由一个X线管和600 4800个晶体探测器组成 X线束是50 90度扇形束 叫全广角扇束扫描机 特点 射线量较少 扫描时间缩短 1 5sec 重建图像有明显质量较高 病人伪影基本解决 2020 6 9 30 第五代CT 电子束CT EBCT 为旋转 旋转扫描技术 由一个大型扫描电子枪和一组1732个固定探测器阵列和计算机系统组成 X线束限制在30度范围内 特点 应用电子束技术 扫描时间缩短 数毫秒 动态分辨率较高 主要用于心血管系统 2020 6 9 31 三 螺旋CT技术 在扫描过程中 X线管连续围绕受检者旋转 同
10、时病床匀速前后移动 这样X射线束在受检者身上勾画出一条螺旋样轨迹 称为螺旋CT 特点 容积扫描连续出线连续进床连续投照连续数据获取 2020 6 9 32 螺距 机架旋转一周检查床运行的距离与射线束宽度的比值 常用螺距 0 51 01 52 0螺距大于1时 覆盖范围大 扫描时间短 但图像质量下降螺距小于1时 覆盖范围小 扫描时间长 但图像质量提高 2020 6 9 33 被重建的相邻两层横断面之间长轴方向的距离 表示连续影像之间的重叠程度 同样扫描范围 重建间隔越小 获得图像越多 间隔5mm 间隔3mm 层厚10mm 重建间隔 2020 6 9 34 无间隙扫描 一次屏息完成扫描 减少部分容积
11、效应 叠加影像可任意方式重建 为3D重建提供高质量的数据 螺旋CT的优势 2020 6 9 35 四 多排CT特点 2020 6 9 36 第四节CT图像的特点 2020 6 9 37 一 灰阶图像 高密度 白色等密度 灰色低密度 黑色 2020 6 9 38 二 断面图像 由一定数目不同灰度的象素按矩阵排列构成 象素越小 数目越多 图像越细致 图像的不同灰度 反映组织对X线的吸收程度 如密度高的组织为白影 密度低的组织为黑影 软组织结构对比良好 2020 6 9 39 三 三维立体重建 CT图像为连续的横断面图像 可重建出冠状面和矢状面图像 螺旋CT可以做任意平面的三维重建 特殊重建 多层面
12、重建 MPR 表面遮盖法 SSD 仿真内窥镜 VE 容积投影 VR 2020 6 9 40 四 CT值定量 CT图像不仅显示组织密度的高低 而且用CT值说明密度 起到定量的作用 在图像黑白影不能明确区分组织或病变差别时 测量CT值 起到鉴别作用 对有些特殊组织或病变 CT值能起到定性作用 如脂肪 70至 90 出血 65 95 2020 6 9 41 CT值 Hounsfield值 定义 CT影像中每个像素对应物质X线衰减量的表示 实际应用中 把空气与致密骨之间的X线衰减系数划为2000个单位 被检体的吸收系数与水的吸收系数作比值 得出CT值 CT值 x 水 水 k水的 值为1 CT值为0HU
13、 空气 值 0 0013 近似于0 CT值为 1000HU 骨皮质 值 1 9 近似于2 CT值为 1000HU 2020 6 9 42 相关组织的CT值 HU 2020 6 9 43 五 多重窗口显示 窗口技术 运用合适的窗宽窗位 来显示图像的技术 窗宽 WW 指显示图像的CT值的范围 主要影响图像的对比度 窄窗显示的CT值范围小 图像层次少 对比度强 宽窗显示的CT值幅度大 图像层次丰富 对比度差 窗位 WL 指窗宽上下限内CT值的中心位置 也叫窗中心 主要影响图象的亮度 低呈白色 高呈黑色 2020 6 9 44 2020 6 9 45 常用窗口参数 2020 6 9 46 由于设备或病
14、人造成的人体中并不存在的影像 运动 扫描系统误差 部分容积效应 线束硬化 金属 误操作 六 图像伪影 2020 6 9 47 运动伪影 金属伪影 2020 6 9 48 部分容积效应 5mm 扫描系统误差 2020 6 9 49 CT图像与X线片比较 CT图像没有严重的散射线影像 CT图像没有影像重叠 CT图像出现伪影的机会较大 CT图像的空间分辨率较X线片低 影像CT图像质量的因素复杂 2020 6 9 50 第五节CT检查技术 2020 6 9 51 一 X线剂量 不同部位选择不同的剂量选择剂量原则 在保证图像质量的前提下 尽可能减少病人接受的X线剂量 参数 毫安量 mA 扫描时间 s 2
15、020 6 9 52 二 层厚与层距 根据病变部位的大小选择层厚 较大病变用大的层厚可节省扫描时间 小病变薄层加扫可看清病变细节 根据受检部位的大小选择层厚 垂体 内耳 眼眶 椎间盘 肾上腺等选择2 5mm薄层 头颅 胸腹部 盆腔等用10mm 一般扫描层距等于层厚 称等间距扫描 对于较大范围扫描可以适当加大层距 如新生儿扫描采用5mm 7mm 尽量减少扫描层数 2020 6 9 53 三 扫描视野 扫描时按观察部位大小选用的视野 FOV 分为扫描野 SFOV 和显示野 DFOV 扫描前选择扫描野 SFOV 较大部位或病灶用大扫描野 小病灶用小扫描野 扫描完成后 可以通过改变显示野 DFOV 来
16、改变图像清晰度 突出病变细微结构 2020 6 9 54 四 检查方法 平扫增强扫描造影扫描特殊扫描 2020 6 9 55 平扫 不用造影剂的扫描方法 最常用 包括 定位扫描轴位扫描连续扫描螺旋扫描灌注成像 2020 6 9 56 增强扫描 运用对比剂增加组织X线吸收效率 从而提高CT图像对比度的扫描方法 碘剂 泛影葡胺 碘海醇 优维显60 100ml 静推 滴注或团注 2020 6 9 57 造影扫描 向组织器官内注入对比剂后进行扫描的方法 一般用于脑室和蛛网膜下腔的造影 也可用于CT血管成像 CTA 2020 6 9 58 动态扫描 在常规增强扫描时 设置感兴趣区域 观察不同时间内同一层面病灶CT值的变化的扫描方式 要求 注药短 选层准 扫描快 多周期用途 垂体动态增强肿瘤的动态增强 2020 6 9 59 灌注成像 静脉注射对比剂后 对选定层面进行快速 连续扫描 然后测量图的密度变化 并用彩色在图像上表示 得出灌注图像 意义 功能成像 2020 6 9 60 第六节CT图像的分析与诊断 2020 6 9 61 一 了解扫描参数 2020 6 9 62 2020 6 9 63 二
