CT成像原理与临床应用

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1、CT成像原理与临床应用内容提要 CT发展概述 CT扫描仪的主要结构 CT成像的基本原理（重点、难点） CT图像特点影响CT图像的因素（重点） CT检查方法与临床应用（难点） CT诊断方法 CT诊断报告的书写规范 CT的新进展CT发展概述CT （computed tomography ）即计算机断层摄影。发明人：英国科学家Hounsfield。 发明时间：1969年设计成功，1972年公诸于世的。突出特点：是X线成像与计算机技术相结合的产物。是横断面图像显示，没有重叠或重叠很少。密度分辨率高，图像清晰，诊断准确。CT问世的意义：大大扩展了影像检查的范围，是影像诊断学发展史上 的里程碑。Houns

2、field因此获得了1979年诺贝尔奖。CT的发展历程2004年64层的螺旋CT问世 （3D） 2002年16层的螺旋CT问世 2000年 8层的螺旋CT问世 1998年4层螺旋CT应用于临床 1993年双排CT研制成功 1989年螺旋CT应用于临床 1983年 电子束CT（EBCT ）研制成功 1978年国内开始引进CT 1974年全身CT应用于临床 1972年 CT正式应用于临床CT发展史传统CT.CT分代扫描方式检测器数量X线束形态扫描时间用途第一代：平移/旋转一个直线形4-5分/层头颅第二代：平移/旋转几十个小扇形18秒/层头第三代：旋转/旋转几百个大扇形2-4秒/层全身第四代：旋转/

3、固定几千个大扇形1-4秒/层全第五代：电子束CT第六代：螺旋CTCT发展史传统CTCT分代扫描方式检测器数量X线束形态扫描时间用途第一代:平移/旋转一个直线形4-5分/层头颅CT发展史传统CTCT分代扫描方式检测器数量X线束形态扫描时间用途第二代:平移/旋转几十个小扇形18秒/层头腹CT发展史传统CTCT分代扫描方式检测器数量X线束形态扫描时间用途第三代:旋转/旋转几百个大扇形2-4秒/层全身CT发展史 一一传统CT 小结：X线成像与常规CT成像的异同点 相同点：X线、灰阶图像不同点X照片:X线穿透人体后在胶片上形成潜影，经显定影处理后得到X线图 像。CT成像：安装于扫描机架上的X线管发射X线

4、，X线管和探测器环绕患者 做机械性往复运动，X线穿透扫描层面后被探测器检测并转化为电流信 号，再转化为数字信号，由计算机实现横断面图像重建。CT发展史一一电子束CT的概念 1982年设计成功。由电子枪发射电子束，经偏转线圈偏转，形成4束电 子束同时打击钨靶，产生X线，并用于成像。其显著特点是扫描速度快(可短到4 Oms/层)，密度和空间分辨率高。主要用于心脏大血管病变 检查。设备非常昂贵，国内装机量少。CT发展史螺旋CT (spiral CT) 1989年问世的单层螺旋CT,是在第三代或第四代CT的基础上，用滑环 技术替代了高压发生器与球管之间的高压电缆线，向球管提供高电压， 加上大热容量的球

5、管和高速运算的计算机系统就构成。是CT发展史上的 一个里程碑。螺旋扫描与常规步进扫描的区别多层螺旋扫描示意图4 X 3.75mmCT装置的基本结构CT成像的基本原理 CT即计算机断层摄影，是经过准值器高度准值后的X线束绕人体某一 部位作360。扫描，透过该层的X线由灵敏的检测器(de tect or)检测并经 过光电转换器转换成电流信号，再经过A/D转换器转换为数字信号，计 算机高速运算出该层面上各个基本成像单位一体素(voxel)的X线衰减 值，由这些数据组成数字矩阵，再由D/A转换器将每个数字转换为黑白 灰度不等的小方块一像素(pixel)，按原有矩阵顺序排列，即构成了CT图像。CT成像原

6、理示意图 体素与像素 X线的衰减与衰减系数 X线的衰减与衰减系数X线穿透人体后的衰减，遵从指数衰减规律：I=I e-udo或者I I*e-(uz2+u3+Fn)dI为X线的入射强度，I为衰减后0n= 00的X线强度，d为受检部位人体组织的厚度，u为接受X线照射组织 的线性吸收系数。CT的成像过程，就是求出扫描层面内每个体素(voxel)的衰减系数u 的过程。u =1/d*lnI /I 或者：0ul+u2+p3+pn=l/d*Sl / I体素一衰减系数一像素越多，图像分辨率就越高。举例说明求u值的过程CT图象特点1CT图象是黑白灰阶图象CT图象特点2CT图象密度分辨率高最大特点和优点。影像越黑表

7、示密度越低。 影像越白表示密度越高。CT的密度分辨率比平片高1020倍，CT图象特点3CT图象密度可以量化CT图象特点4CT图象是横断成像 没有重叠，内部结构清晰;可以再重组成灌状面和矢状面及任意斜面或曲面图象影响CT图像的因素iaiaCT检查常用术语矩阵(matrix)象素(pixel)和体素(voxel)原始数据(raw data)与显示数据(display data) 重建(recons truction)与重组(recombina tion )空间分辨率(Spatial Resolution)和密度分辨率 (Density Resolution)CT值(CT value)窗宽(wind

8、ow width)和窗位(window level)部分容积效应(partial volume effec t)伪影(arti fac t)噪声(noise)矩阵矩阵(matrix):矩阵表示一个纵横排列的数字阵列，因此也叫数字矩阵(digitai matrix)。其中的每个数字代表扫描层内每个基本成像单位即体素(voxel)的X 线衰减系数或吸收系数。数字矩阵越大，像素越多，图像空间分辨率越高。512X512256X256体素和像素体素(voxel):?T图像实际上是人体某一部位有一定厚度(如1mm, 10mm等 )的体层图 像。将成像的体层分成按矩阵排列的若干个小的基本单元，这些基本单 元

9、称之为体素。是一个三维的概念。象素(pixel )：一幅CT图像是由很多按矩阵排列的小单元组成，这些组成图像的基本 单元被称之为像素。是一个二维的概念。像素越小，越能分辨图像的细节，即图像的分辨率越高。rzzt x/v r rr i 、we原始数据与显示数据原始数据(raw data)CT扫描时，经准直的X线穿过人体某一层面后，探测器接收衰减后的X 线信号,经放大后行模数转换所得到的数据称之。显示数据(display data)指原始数据经过计算机复杂运算处理后得到组成CT某层面的矩阵图像 的数据。重建与重组重建(recons true tion) 用原始数据经计算机运算而得到显示数据的过程称

10、为重建。重组(recombination ) 用横断面数据经计算机运算得到冠状面或矢状面图像的过程,称为重 组。空间分辨率概念：控间分辨率(Spatial Resolution)是指CT影像中能显示的最小细节, 通常用每厘米内的线对数(LP/cm )或者用可辨别最小物体的直径(mm) 来表示。影响因素：探测器间距重建矩阵采集野、显示野大小象素的大小采样频率重建算法，等。密度分辨率概念：密度分辨率(Density Resolution)是指CT能分辨组织结构的最小密 度差的能力，以百分数(%)来表示。CT的密度分辨力较普通X线高10 20倍。影响因素：噪声被显示物体的大小CT值概念：CT值(CT

11、 value)是X线吸收系数的函数。 CT计算公式：CT值二K(p -u )/u o式中K为常数，K=1000,u代表水的吸收系 数，为u =1,u为组织的吸收系数，CT值的单位是HU(hounsfield unit)。可以看出，卩值越高，CT值就越高，代表组织吸收X线量越多， 即组织密度越高；反之亦然。窗宽与窗位窗宽(window wid th)窗宽(window width)是指荧屏图像上所包括16个灰阶的CT值范围。 大于CT值上限的组织在图像上呈全白色，低于下限的组织则呈全黑色。 窗位(window level)即窗宽上限、下限的平均值，也叫窗平、窗中心。窗位的设定要依据 观察目标而定

12、。CT值、窗宽与窗位部分容积效应部分容积效应(par tial volume effec t)：在同一扫描层面内含有 两种以上不同密度的物质时，其所测CT值是它们的平均值，因而不能如 实反映其中任何一种物质的CT值，这种现象为部分容积效应或称部分容 积现象(partial volume phenomenon)。伪影概念：伪影(Art ifac t)是指在被扫描物体中并不存在而图像中却显示出来 的各种不同类型的影像。伪影影响图像质量，在诊断时应予注意。类型一类与病人有关，一类与CT机性能有关。病人不自主运动，如呼吸、心跳可形成伪影。病人在检查时不合作，躁动可产生伪影。另外，病人体内高密度结构和异

13、物亦可形成伪影，如 岩骨、金属假牙、钢钉等。另一类伪影由CT设备故障引起，有条纹状伪影，环形伪影等。噪声概念：同一结构或组织的CT值在平均值上下随机分布，这种随机涨落就叫噪 声(noise)。噪声与图像质量呈负相关。噪声与辐射剂量呈反比。 噪声的影响因素：探测器接受的光子数量管电流 探测器的转换率 重建算法等。CT检查方法与临床应用检查前准备 CT扫描方法临床应用CT检查方法与临床应用检查前准备病员准备去除金属物品解释工作肠道准备对比剂敏试不合作患者及重危患者的准备：医生准备核对受检者信息。阅读申请单，了解病情、明确检查部位和检查目的根据检查部位及诊断要求，确定扫描范围、设计扫描程序及扫描 方

14、法。病例分析1：请分析、诊断右下肺周围型肺癌伴纵膈淋巴结转移？ 右下肺中央型肺癌伴纵膈淋巴结转移？ 下一步怎么办？手术？化疗？放疗？介入治疗？ 都错了！病人弄错啦！真实情况有何启示？核对患者信息非常重要！CT检查方法与临床应用扫描方法普通扫描 特殊扫描薄层扫描 重叠扫描 间断扫描 高分辨率扫描 靶扫描 增强扫描常规增强扫描动态增强扫描 两快一长增强扫描 延迟增强扫描螺旋CT双期、三期扫描 造影CT扫描：椎管造影扫描CT灌注成像普通扫描(平扫)概念：普通扫描是指静脉内不注射碘对比剂的CT扫描技术，又称平扫(plainscan)。是增强扫描的基础。要点：注意正常组织、器官及病理组织的CT特点: 高密度：骨骼、钙化；金属异物、血肿、结石。冲等密度：软组织、实质脏器、脑实质；多数肿瘤、炎性肿块。 低密度：空气、脂肪、液体；水肿、液化、坏死。混杂密度:特殊扫描A高分辨率扫描(highres