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1、CT 的基本概念和术语计算机断层成像（CT）的基本概念和术语2.2.1 体素与像素（ Voxel and Pixel）体素是体积单位。在CT扫描中，根据断层设置的厚度、矩阵的大 小，能被 CT 扫描的最小体积单位。体素作为体积单位，它有三要素，即长、宽、高。通 常CT中体素的长和宽都为1mm，高度或深度则根据层厚可分别为10、5、3、2、1mm等。像素又称像元，是构成CT 图像最小的单位。它与体素相对应，体素的大小在 CT 图像上 的表现，即为像素。2.2.2 采集矩阵与显示矩阵(Scaning and Displaying Matrix)矩阵是像素以二维方式排列的阵列，它与重建后图像的质量有
2、 关。在相同大小的采样野中，矩阵越大像素也就越多，重建后图像质量越高。目前常用的采集 矩阵大小基本为：512312，另外还有256256和10241024。CT图像重建后用于显示的矩阵 称为显示矩阵，通常为保 证图像显示的质量，显示矩阵往往是等于或大于采集矩阵。通常采集矩阵为512312的CT， 显示矩阵常为10241024。2.2.3 原始数据（Raw Data）原始数据是CT扫描后由探测器接收到的信号，经模数转换后传送 给计算机，其间已转换成数字信号经预处理后，尚未重建成横断面图像的这部分数据被称 为原始数据。2.2.4 重建与重组(Reconstruction and Reformati
3、on)原始扫描数据经计算机采用特定的算法处理，最后得到能用于诊 断的一幅横断面图像，该处 理方法或过程被称为重建或图像的重建。重组是不涉及原始数据 处理的一种图像处理方法。如多平面图像重组、三维图像处理等。在以往英文文献中，有关 图像的重建的概念也有些混淆，三维图像处理有时也采用重建(reconstruction)词，实际上， 目前CT的三维图像处理 基本都是在横断面图像的基础上，重新组合或构筑形成三维影像。由于重组是使用已形成 的横断面图像，因此重组图像的质量与已形成的横断面图像有密15J切的关系，尤其是层厚的大小和数目。般，扫描的层厚越薄、图像的数目越多，重组的效 果就越好。2.2.5算法
4、、重建函数核与滤波函数(Algorithm, Kernel)算法是针对特定输入和输出的组规则。算法的主要特征是不能 有任何模糊的含义，所以算 法规则描述的步骤必须是简单、易操作并且概念明确，而且能够 由机器实施。另外，算法只能执行限定数量的步骤。重建函数核或称重建滤波器、滤波函数。CT的扫描通常需包含一些必要的参数，有的参数可由操作人员选择，有的则不能。重建 函数核是一项重要的内容， 它是一种算法函数，并决定和影响了图像的分辨力、噪声等等。在CT临床检査中，可供CT图像处理选择的滤波函数一般可有高分辨力、标准和软组织三种模式，有的CT机除这 三种模式外，还外加超高分辨力和精细模式等。 高分辨力
5、模式实际上是一种强化边缘、轮 廓的函数，它能提高分辨力，但同时图像的噪声也相应增加。软 组织模式是一种平滑、柔和 的函数，采用软组织模式处理后，图像的对比度下降，噪声减 少，密度分辨力提高。而标准 模式则是没有任何强化和柔和作用的一种运算处理方法。CT 的基本概念和术语2.2.6 卷积(Convolution) 卷积是图像重建运算处理的重要步骤。卷积处理通常需使用滤波 函数来修正图像，卷积结束 后，形成一个新的用于图像重建的投影数据。请参见“重建函数 核”条。2.2.7 内插(Interpolation) 内插是采用数学方法在一已知某函数的两端数值，估计该函数在 两端之间任一值的方法。CT扫描
6、采集的数据是离散的、不连续的，需要从两个相邻的离散值求得其间的函数值。目前，很多螺旋CT都采用该方法作图像的重建处理。内插的方法有 很多种，如线性内插（单层螺旋扫描CT常用）、滤过内插和优化采样扫描（多层螺旋扫描 CT采用）。2.2.8 准直宽度、层厚与有效层厚（Collimation, Slice and Effective Slice）准直宽度是指CT机球管侧和病人侧所采用准直器的宽度，在非螺 旋和单层螺旋扫描方式时， 所采用的准直器宽度决定了层厚的宽度，即层厚等于准直器宽 度。 但是，在多层螺旋扫描方式时，情况则不完全一样，因为同样的准直宽度可由 4排甚至 16 排探测器接收，而此时决定
7、层厚的是所采用探测器排的宽度。如同样10mm的准直宽度，可以由4个2.5mm的探测器排接收，那么层厚就是2.5mm ；如果由16个6.25mm的探测 器排接收，那么层厚就变成了 0.625mm。有效层厚指扫描时实际所得的层厚，由于设备制 造的精确性原因，标称1mm甚至0.5mm的层厚设备制造厂家无法做到如此精确，一般都 有一定的误差，其误差范围大约在10%50%之间，层厚越小，误差越大。一般，层厚的 误差与扫描所采用的方式和设备的类型无关。2.2.9 螺距(Pitch)单层螺旋螺距的定义是：扫描机架旋转一周检查床运行的距离与 射线束宽度的比值（参见螺旋扫描一节）。该比值（pitch）是扫描旋转
8、架旋转一周床运动的这段 时间内，运动和层面曝光的百分比。在单层螺旋CT扫描中，床运行方向（Z轴）扫描的覆盖 率或图像的纵向分辨力与螺距有关。多层螺旋螺距的定义基本与单层螺旋相同：即扫描旋转架旋转一 周检查床运行的距离与全部 射线束宽度的比值。但在单层螺旋扫描螺距等于 1时，只产生一 幅图像（不考虑回顾性重建设置因素），而多层螺旋扫描螺距等于1时，根据不同的CT机,可以同时产生 4、8、16或更多的图像。2.2.10 扫描时间和周期时间(Scaning and Circle Time)扫描时间是指X线球管和探测器阵列围绕人体旋转扫描一个层面 所需的时间，常见的有全扫描（360扫描），其它还有部分
9、扫描（小于 360扫描）和过度 扫描（大于 360扫描）。目前的CT机都有几种扫描时间可供选择，以前最短的扫描时间为1 秒，其它有 2 秒或 3 秒，现在新的多螺旋CT机最短扫描时间可达0.33秒。减少扫描时间 除了可缩短病人的检查时 间、提高效率外，并且是减少病人运动伪影的一个有效手段。CT 的基本概念和术语从开始扫描、图像的重建一直到图像的显示，这一过程称为周期 时间。一般周期时间与上述因素有关，多数情况下是上述两个因素的总 和，但目前的CT机的计算机功能强大，并且都有并行处理和多任务处理的能力，所以，在 一些特殊扫描方式情况下，扫描后的重建未结束，就可以开始下一次的扫描。所以，周期时 间
10、并非始终是扫描时间和重建时间之和。2.2.11 重建增量(Reconstruction Increment, Reconstruction Interval, ReconstructionSpacing)重建增量或重建间距是螺旋扫描方式的专用术语，它的定义是： 被重建图像长轴方向的距离。通过采用不同的重建增量，可确定螺旋扫描被重建图像层面的重 叠程度，如重建增量小于层厚即为重叠重建。重建增量大小与被重建图像的质量有关，即重建增量减小图像的 质量改善，重叠重建可减少部分容积效应和改善3D后处理的图像质量。2.2.12 重建时间(Reconstruction Time)重建时间是指计算机的阵列处理
11、器，将扫描原始数据重建成图像 所需的时间。缩短重建时间也可减少病人的检查时间，提高检查效率，但与减 少运动伪影无关。重建时间与被重建图像的矩阵大小有关，矩阵大，所需重建时间 长； 另外，重建时间的长短也与阵列处理器的运算速度和计算机内存 容量的大小有关，阵列处理 器的速度快、内存的容量大，图像重建的时间短。2.2.13扫描视野和重建视野(Field of View,FOV)扫描野或称有效视野，是扫描前设定的可扫描范围。根据各厂家的设置，扫描野可有一个或数个，大小范围为16 50cm,般单个扫描野的CT机，扫描野的大小在4050cm之间。单扫描野的CT机，在 定位相扫描后、正式扫描前，扫描野还可
12、再次设置，以获得诊断需要的CT扫描图像，扫描 完成后原始数据可再重建图像。该有效视野的大小仍可改变此时的有效视野大小称为重建视野 理论上重建视野只能小于扫描野。2.2.14 时间分辨力(Temporal Resolution)时间分辨力的主要含义是指扫描机架旋转一周的时间，但在多层螺旋 CT 中，它还与扫描覆CT 的基本概念和术语盖范围和重建方式有关，它也是影像设备的性能参数之一，并且 与每帧图像的采集时间、重建时间以及连续成像的能力有关。在CT中表示了设备的动态扫描 功能，如在多层螺旋CT心脏成像时，时间分辨力的高低则决定了 CT机在这方面临床应用 的适应性和范围。2.2.15 层厚敏感曲线
13、(Slice Sensitivity Profile, SSP)层厚敏感曲线的定义是CT扫描机沿长轴方向通过机架中心测量的 点分布函数(point spreadfunction，PSF)的长轴中心曲线。和非螺旋CT相比，螺旋CT的 层厚敏感曲线增宽，其半值宽度(Full Width at Half Maximum, FWHM)也相应增加，即螺旋 扫描的实际层厚增加。通常，在其它条件不变的情况下，层厚增加 X 线光子量也增加，并使噪声降低和对比度增加，但也使Z轴方向的空间分辨力下降和部分容积效应增大。理 想的SSP应为矩形，非螺旋 CT 的 SSP 接近矩形而螺旋 CT 的 SSP 呈铃形分布曲
14、线。在螺旋扫描中，曲线的形状随螺距的增加而改变，此外曲线的形 状也随采用内插算法的不同而改善，如采用180线性内插可明显改善曲线的形状。SSP对图 像中的高对比度和低对比度的长轴分辨力都很重要，它可影响小病灶的显示。具体地说， 当病灶直径小于层厚宽度时，小病灶的CT值与背景的比值会降低。当SSP偏离理想的矩形， 并且螺旋扫描采用较高的床速和360线性内插算法，这种负作用更明显。但不管螺距的大 小，这种负作用可由采用 180线性内插算法而大为减少。2.2.16 球管热容量和散热率(Heat Capacity and Diffusion of the Tube)X 线球管的热容量大，表示可承受的工
15、作电流大，连续工作的时 间可以延长。所以，CT机所用的球管热容量越大越好。与球管性能指标有关的还有散热率，同样散热率越高，该球管的 性能越好。现代的螺旋 CT扫描机，对球管的要求更高，因为以前的扫描是逐层进行，层与 层扫描之间还可用于散热，现今的螺旋扫描一般都要连续扫描几十秒，甚至一百秒以上，所 以必须要求球管有一个良好的热容量和散热率性能。热容量和散热率的单位分别是MHU和kHU。2.2.17 部分容积效应(Partial Volume Effect)在 CT 中，部分容积效应主要有两种现象：部分容积均化和部分容 积伪影。CT成像时CT值的形成和计算，是根据被成像组织体素的线性衰 减系数计算的，如果某一体素内只包含一种物质，CT值只对该单一物质进行计算。但是， 如果一个体素内包含有三个相近组织，如血液（CT值为40）、灰质（CT值为43）、和白质（CT 值为 46），那么该体素 CT值的计算是将这三种组织的CT值平均，最后上述测量的CT值被 计算为43。CT中的这种现象被称为“部分容积均化”。部分容积现象由于被成像部位组织构成的不同可产生部分容积伪 影，如射线束只通过一种组CT 的基本概念和术语织，得到的CT值就是该物质真
