CT的常用基本概念和术语

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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( Scaningand 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

2、质量有关。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：512丐12,另外还有256V56和1024324。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512丐12的CT，显示矩阵常为1024024。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 Reformatio

3、n) 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)一词，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切的关系,尤其是层厚的大小和数目。好。般,扫描的层厚越薄、图像的数目越多,重组的效果就越2.2.5算法、重建

4、函数核与滤波函数(Algorithm, Kernel)算法是针对特定输入和输出的一组规则。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 临床检查中,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

5、分辨力模式实际上是一种 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 扫描采

6、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

7、排探测器接收，而此 时决定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

8、见螺旋扫描一节）。该比值（pitch）是扫 描旋转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 andCircle 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

9、个层面所需的时间，常见的有全扫描（ 360扫描）， 其它还有部分扫描（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

10、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, Reconstruction Spacing ) 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

11、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1650cm, 般 单

12、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

13、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(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 spread function，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

14、 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

15、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（Pa

16、rtial 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 值就是该物质真实的 CT 值；射线束如同时通过衰减差较大的骨骼和软组织， CT 值就要 根据这两种物质平均计