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1、,CT原理及维修诊断技术高级培训班,CT技术（3）,一、 CT图像性能指标,图像性能指标从技术或物理的角度来看，一台CT机的 决定性参数是图像的质量。因此评价CT图像的质量必须要有客观的 依据。科学工作者为了评价一台CT机在医学 诊断上性能的好坏，对CT机图像质量提出了 几个指标。 它们分别是：噪声、空间分辨力，密度分辨 力、层厚、CT值线性性、均匀性、剂量等等。,一、 CT图像性能指标,(一)空间分辨力 1、空间分辨力的定义空间分辨力在CT机中有时又称为几何 分辨力或高对比度分辨力。它是指在高对比度的情况下鉴别细微 结构的能力，也即显示最小体积病灶或结 构的能力。在评价CT图像质量的时候，经
2、 常首先考虑空间分辨力。,一、 CT图像性能指标,CT图像由于检测器有一定大小，取样 有一定距离，所以空间分辨力主要由X射 线管焦点的几何尺寸决定，而与X射线剂量 相对关糸较小。在X射线剂量一定的情况下，空间分辨 力与密度分辨力存在一定的制约关系，不 可能同时改善空间分辨力与低对比度分辨 率。,一、 CT图像性能指标,2、影响空间分辨力的因素主要有：检测器单元的孔径：孔径尺寸越小，越有可能提供高的空间分辨力。这就意味着增加检测器个数，将导致增加设备的复杂性。空间采样间隔(每360度的采样次数)：受探测器转换效率的限制。,一、 CT图像性能指标,卷积函数形式：用不同的算法来改变断面的空间分辨力，
3、对比空间分辨力时不能把增强算法和非增强算法放在一起比较。重建影像的象素尺寸：通常CT图像矩阵是2562或5122，高档CT机已开始选用10242矩阵。像素要小于测量系统所能分辨的物体的细节，否则像点数将会限制CT图像的分辨力。,一、 CT图像性能指标,X射线管焦点大小：焦点小的X射线管产生窄的X射线，产生较清晰的图像细节，大焦点用于满足最大热容量时的要求。,一、 CT图像性能指标,层厚：层厚越薄，空间分辨力越好，但噪声加大，检测器接收的光子数减少，密度分辨力就会降低。同时由于层厚越薄，扫描的层数就越多，病人接收X射线剂量的总量增加。现在CT机扫描最薄层厚为05mm，仅仅在某些特定检测条件下使用
4、。,一、 CT图像性能指标,线对（line pair）：由一根线条和一个间距组成，且间距的宽度等于线条的宽度，以一毫米宽度范围内的线对数表示。Mx4000/Mx6000 : 11lp/cm10%,3、 度量CT机的空间分辨力的方法 (1) 线对法测量,一、 CT图像性能指标,(2) 分辨成排圆孔法,此测试方法模块一般采用有机玻璃或塑料制成，在模块材料内有几排以高密度物质填充的孔穴，它们的大小不同，每组圆孔按彼此间的中心距离等于该组圆孔直径的两倍的方式排列，在每组孔旁边已标注分辨力的数值。,一、 CT图像性能指标,4. 空间分辨力的测量方法： (1) 测试工具：空间分辨力测试模块 (2) 测试步
5、骤：a、使模块轴线与扫描层面垂直并处于扫描野中心；b、用标准头部扫描条件进行扫描；c、调整窗宽和窗位等条件，使图像达到最清晰状态， 确定其对应的线对数； (3) 结果分析：确定每幅图像目测的极限分辨力，如有必要可放大图像来识别。,一、 CT图像性能指标,(二)密度分辨力 1表示CT图像对两种衰减糸数没有较大差异的物质的分辨能力。通常用百分数来表示，例如CT密度分辨力为0.33，就意味如果两部分组织的密度差别为0.33以上就可以区分开。CT的密度分辨力要远远大于普通x线机检查的密度分辨力。,一、 CT图像性能指标,2、密度分辨力的主要限制因素是噪声：常常用噪声的标准偏差来表示它。然而固有噪声 只
6、有在没有伪影的图像中才有可能测量。如剂量增加四倍，噪声才能减少一半；如噪声不变，象素宽度减少一半，则剂量要增加八倍；如噪声不变，断层厚度降为一半时，剂量要增加两倍。所以分辨力应限制在病理学所必需的合理范围内，否则病人的射线负荷太大。,一、 CT图像性能指标,3、对比度分辨力测试方法 (1) 测试工具：传统方法是采用一个带有许多孔的圆柱形模型，通过对孔注入不同密度的物质来改变孔与周围的对比度，因为不同的物质可以具有不同的射线衰减能力。,例如：Mx4000/6000: 3.0mm0.5%,一、 CT图像性能指标,(2) 测试原理：低对比度物体的能见度主要受到图像噪声的幅频特性的限制。物体密度对比度
7、可以简单地用图像中相邻两区域的CT平均值的差来表示。,一、 CT图像性能指标,(三) 时间分辨力(temporal resolution)衡量图像质量好坏的一个参数，但它不 能从CT图像中直接阅读出来，它的作用是间 接的。在CT扫描机问世的最初几年中，在扫 描时间上(时间分辨力)获得了迅速的进步。 它反映出扫描机几何学的简化，由平移一旋 转发展到旋转一旋转运动。有些厂家已经用 软件来缩短扫描时间，如只取2100旋转所获 得的数据来重建图像，称为分段重建法。,一、 CT图像性能指标,(四)断层厚度、灵敏度剖面和剂量剖面根据美国等发达国家的质量保证要求， 层厚是CT机质量保证检测的月检项目，因为
8、它关系到Z轴分辨力等重要参数。CT机的断层厚度是通过调节准直器来实 现的。探测器组的准直器孔径必须小于探测 器的探测孔径。在采用相同的mA、kV、扫描 时间成像时，探测器的光子数随着层厚的加 宽而呈线性地增加。,一、 CT图像性能指标,如把层厚从lmm增大到3mm，则探测 器得到的光子数也将增加3倍。当探测器x射线光子数增加时，重 建图像的噪声将减小(信噪比增加)。但小的层厚可以改善空间分辨力， 并且可以减小容积效应伪影。,一、 CT图像性能指标,2、层厚的测量方法 (1)测量工具：美国体模实验室 生产的Catphan体模 是扫描体模中斜置 一金属丝，然后用 几何投影原理（斜 面法）来测量层厚
9、。,一、 CT图像性能指标,(2)测量原理：该体模的层厚测试模块内嵌有一定 方向的钨丝，斜线与模块上下底面的 夹角为23，扫描层的厚度为Zmm，斜线 的像长度X是扫描层内斜线真实长度在 模块底面平行的平面上的投影。因此，层厚 z = x tan23,二、伪影,1伪影定义：它是在实际物体 被扫描时，重建后的 图像中出现了在实物 中不存在的成分。这些异常影像降 低了图像质量，甚至 影响对病变的诊断。,二、伪影,虽然在理论上可以证明，假如一个 物体在所有角度上的投影都已知的话， 则其横断面就能被正确地重建，然而在 许多情况下，物理测量不能够正确地获 得投影数据，这样导致最后的重建图像 产生伪影。,二
10、、伪影,2伪影的产生原因、类型及解决方法分析和判断伪影的形成原因，认识伪影的 各种特征，才能迅速排除问题，最大限度的减 少因伪影而产生误诊的机会。 CT图像的伪影按其产生原因主要分为硬件 系统故障或误差因素和人为因素两类。,二、伪影,硬件故障或误差因素伪影：一般是由于设备运行不稳定或某一元器 件损坏所造成。如探测器之间的响应不一致， 可造成环状伪影；采样频率较低也可产生直 线状伪影；射线硬化效应，则可产生宽条状 伪影。,二、伪影,依照CT的构成，硬件故障或误差因素伪影 大致来自以下几个方面： (1)线扫描系统：包括高压部分、线球管、滤线装置等。线输出不稳定或是不能均匀排布都会引起数据的紊乱，引
11、起伪影如：Housfield伪影(条状伪影)；X射线硬化而引起的伪影(帽状伪影)；散射效应引起的伪影；,二、伪影,Housfield伪影： 图像上的高密度物质区域产生 较严重的条状伪影。 消除方法:提高X射线强度以提高信噪比，减少 测量误差。 X射线管老化,辐射量下降,就会使图像质量 恶化,实际上是投影数据信噪比下降。这时 应更换新的X射线管。以保证图像质量。,二、伪影,X射线硬化而引起的伪影 产生原因: CT机中所用X射线源光子能量不一,所得到的 投影数据是多色光的投影数据，若直接用此 数据去逼近单色光, 重建后的图像上会产生 “环状”或“帽状伪影 解决方法: 是采用补偿滤线器或软件算法减少
12、这类伪影 的影响,二、伪影,散射效应引起的伪影： 产生原因:原发X射线撞击人体或阻挡物产生散射线。散射效应的影响与线束硬化效应相同，它们产生的伪影也很类似。但与原子序数无关，和线束探测器无关。解决方法:根据散射系数校正表进行校正。,二、伪影,(2)数据采集及传输系统：包括探测器、通道放大板、A/D转换板、控制和传输系统等，引起的伪影如：部分体积效应伪影；检测器灵敏度变化和不一致性伪影(环状伪影)；空间采样频率不够高伪影(混淆伪影)；边缘梯度伪影(条纹伪影)；几何未校准伪影；,二、伪影,部分体积效应引起的伪影 产生原因: 同一个检测器上有一半高密度的检测数据，而另一 半为低密度的检测数据, 输出
13、信号不能准确地反映 人体某一体积的真实密度，用这样数据重建出来的 图像所产生的伪影称为 部分体积效应伪影。 解决方法: 通常采用减小检测器面积 例采用薄层扫描和正确摆放 病人的体位等方法来减少 部分体积效应对图像的影响,二、伪影,环状伪影 产生原因: 每个探测器与X射线管的相对位置是不变的，检测器 灵敏度的变化和不一致性极易产生环状伪影。 解决方法: 提高探测器的稳定性和一致性。 利用CT机中专门配备有校正检 测器性能的软件进行空气校正。,二、伪影,边缘增强伪影 产生原因: 与系统分辨力和卷积频率特性有关, 通常由参数设定不正确引起。 解决方法: 根据系统性能来设定参数。,二、伪影,混淆伪影：
14、 产生原因:空间采样频率不够高产生的混淆造成 解决方法:通过减少线束间隔降低扫描速度或是提高探测器采样频率来消除。,二、伪影,几何未校准： 产生原因: 重建数据的位置误差，在平行线束扫描的扫描器会产生伪影，在旋转的系统中，会降低空间分辨力 解决方法: 可通过软件造表校正或机械校准来消除。,二、伪影,(3)数据重建系统,引起的伪影如：产生原因:采样线束有限宽度内衰减变化不连续引起 解决方法:可以使用硬化的x射线束来减少这一伪影。,二、伪影,人为因素所致伪影分运动伪影和异 物伪影两种： 运动伪影在扫描过程中，如果病人体位发 生变化，可造成图像数据排列紊乱，重 建图像结构模糊，无法分辨。运动伪影 又
15、分为自主运动伪影和生理性运动伪影。,二、伪影,自主运动是指那些患者可以控制的运动，如呼吸运动、体位移动等。 生理性运动是随机的，不能由患者自主控制，如心脏血管搏动、胃肠蠕动等。消除方法是提高CT扫描速度使器官的不自主运动相对于扫描速度慢得多而忽略。另一方面要争取病人的合作。,二、伪影,异物伪影主要为密度差别极大的物体如金属和人体组织一起扫描时所造成，伪影的特点是沿着高密度物体呈放射状排列。有时图像上不一定能直接看到目标异物，但只要仔细观察伪影的放射状排列方向，即能找到异物的来源。,二、伪影,扫描条件不当造成的伪影CT检查时，选用的扫描参数不当，如扫描参数设定过低等 ，亦可产生伪影。例如气体探测
16、器的性能与气压有关，而气压又与温度有关，如果条件未能达到规定，就会出现伪影。有些CT机不但对室温有严格要求，对电源电压也有相应的要求，若电源电压过高或过低都会使探测器也会出现伪影。,三、噪声,任何成像的方法都不会没有噪声。图像噪声的存在，掩盖或降低了图像中某 些特征的可见度。大家知道CT噪声中主要是由X线被探测器 记录到的量子数目涨落造成的量子噪声,但像 素噪声的产生也对图像质量有影响,降低噪声 有利于减小图像可见度的损失，对提高密度 分辨率尤为重要。,三、噪声,1噪声定义：噪声是反映CT性能的一种技术指标。 是指均匀物质影像中给定区域CT值对其平 均值的随机涨落，其数值可用给定区域CT 值的标准偏差表示，即某一确定区域内CT 值偏离平均值的程度。,三、噪声,标准偏差：是一种量度数据分布的分散程度之标 准，用以衡量数据值偏离算术平均值的程 度。标准偏差越小，这些值偏离平均值就 越少。,三、噪声,2噪声的表现形式：CT图像中包含有某些直观的噪声。它的存 在使图像中出现斑点、细粒、网纹、雪花状或 结构异常等。这些在图像中出现的噪声结构在很大程度 上会影响观看CT图像的人在评价时对清晰度的 印象。粗颗粒状的噪声会使观察者产生不清晰 的感觉， 相反，细颗粒状的噪声反而会使观察 者误认为图像很清晰。,
