医学pptct基本原理与技术进展zy

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1、CT基本原理与技术进展广州中医药大学第一附属医院影像科广州中医药大学第一附属医院影像科 郑芸郑芸内容vCT成像的基本原理vCT检查技术与进展vCT图像分析与后处理目标u了解了解CT成像的基本原理，掌握成像的基本原理，掌握CT检查的适应症检查的适应症u了解并学会运用了解并学会运用CT基本检查技术基本检查技术u认识认识CT图像的本质，为阅读图像的本质，为阅读CT和提高诊断水平打下和提高诊断水平打下基础基础CT 发展史发展史计算机体层摄影计算机体层摄影 Computed Tomographyv1963 美国物理学家美国物理学家 Cormack 数字重建图像实验数字重建图像实验v1972 英国物理学家

2、英国物理学家 Hounsfield 头颅头颅CT设备设备v1974 美国物理学家美国物理学家 Ledly 全身全身CT设备设备v1989 德国西门子公司，螺旋扫描技术德国西门子公司，螺旋扫描技术v1998 美国美国GE公司，多排螺旋扫描技术公司，多排螺旋扫描技术v2007 日本东芝，动态日本东芝，动态CT（DVCT)CT成像系统成像系统扫描机架扫描机架 X线发生系统线发生系统 探测器探测器检查床检查床操作台操作台 主计算机主计算机 控制器控制器图像处理工作站图像处理工作站辅助设备辅助设备 照相机照相机 打印机打印机CT成像的工作流程成像的工作流程高压发生器高压发生器模数转换器模数转换器阵列计算

3、机阵列计算机原始数据原始数据数模转换器数模转换器后处理后处理CT图像图像稀土陶瓷探测器稀土陶瓷探测器大容量球管大容量球管高高速速旋旋转转扫扫描描CT成像的物理数学基础成像的物理数学基础X线的特性：穿透性，电离作用线的特性：穿透性，电离作用,(荧光作用，摄影作用荧光作用，摄影作用) Iout =Iine-d Iout =Iine-(1+2+3+n)d! 1+2+3+n=1/dInIin/Iout=Cn CT成像的基本方程值：值：X线吸收系数或衰减系数线吸收系数或衰减系数CT为什么要旋转扫描？1+2=c1 3+4=c21+3=c3 2+4=c4 C3 C4C1C2第第一一代代第第二二代代第第三三代

4、代第第四四代代CT扫描仪的早期发展扫描仪的早期发展CT ？ 使用薄层X线束围绕人体旋转扫描，对侧用探测器获取人体组织对X线的衰减信息，通过计算机重建出体层灰阶图像.原始数据的采集原始数据的采集通过调通过调节节X线线束厚度束厚度和采样和采样间隙形间隙形成体素成体素矩阵矩阵体素体素 voxel当矩阵足够大，体素足够小，体素内的密度愈当矩阵足够大，体素足够小，体素内的密度愈接近于均匀接近于均匀, 采集的数据愈靠近实际值采集的数据愈靠近实际值CT值的概念值的概念vCT值=（物质-水） / 水1000（HU）v水 1 CT值值=0v空气 0 CT值值-1000v皮质骨 2 CT值值 1000 CT值是一

5、个相对值，代表物质密度的差别值是一个相对值，代表物质密度的差别人体组织器官的标准人体组织器官的标准CT值（值（HU）组织类型组织类型 标准值标准值 范围范围骨密质骨密质 250骨松质骨松质 130 100钙化钙化 60甲状腺甲状腺 70 10 5080肝肝 65 5 4575脾脾 45 5 3555肌肉肌肉 45 5 3550胰胰 40 10 2555脑灰质脑灰质 36 4 3240脑白质脑白质 30 2 2832脂肪脂肪 -65 10 -50-100高高 密密度度 低低白白 图图像像 黑黑CT值测量82319 21222426 722333 27293125 202324 32254518

6、0002761000026710002333 27293125 032324 32254518 272318 23212315 8CT图像本质图像本质 CT值矩阵值矩阵图像重建图像重建 数数 / 模转换模转换体素愈小，像素愈多体素愈小，像素愈多, 图像分辨率愈图像分辨率愈高高像素像素 PIXEL重建图像重建图像技术进展技术进展 螺旋扫描技术螺旋扫描技术（Spiral Scan)Spiral Scan)v传统传统 单层面往复旋转扫描单层面往复旋转扫描v滑环技术滑环技术 单向连续旋转扫描单向连续旋转扫描v螺旋扫描技术螺旋扫描技术 连续旋转扫描连续旋转扫描+ +床步进床步进多排螺旋 CTMulti-

7、Detector row CT, MDCTZ轴上排列多排轴上排列多排探测器，旋转扫探测器，旋转扫描一周可采集多描一周可采集多层图像，目前最层图像，目前最新设备达到新设备达到320排排320层层 多排螺旋多排螺旋CT(MDCT)CT(MDCT) 技术优势技术优势v层层厚厚降降至至亚亚毫毫米米（目目前前最最低低0.5mm), 0.5mm), Z Z轴轴分分辨辨率率明明显显提提高高，获获得得等等轴轴图图像像, ,真真正正实实现三维成像现三维成像v扫扫描描速速度度更更快快，时时间间分分辨辨率率提提高高，可可以以进进行心脏冠脉成像行心脏冠脉成像v动态覆盖范围扩大，灌注成像改善动态覆盖范围扩大，灌注成像改

8、善CT进展比较传统传统CT螺旋螺旋CT多排多排CT周旋转时间周旋转时间1-4秒秒1-1.5秒秒0.3-0.5秒秒扫描层厚扫描层厚5-10mm1-10mm0.5-0.625mm扫描单部位扫描单部位时间时间50秒秒20-30秒秒3-5秒秒Z轴分辨率轴分辨率很低很低低低-中等中等高高-等轴图像等轴图像时间分辨率时间分辨率0低低中等中等-高高CT检查技术v平扫平扫 Plain scanningv增强扫描增强扫描 Enhanced scanning 增强扫描增强扫描 Enhanced scanning v自外周静脉注入碘剂后扫描自外周静脉注入碘剂后扫描v造影剂：水溶性碘剂造影剂：水溶性碘剂v注射方式：高

9、速团注（注射方式：高速团注（BOLUS)v扫描方式扫描方式v动态增强扫描动态增强扫描 dynamic scanningv多期增强扫描多期增强扫描同层动态增强扫描可以描绘时间密度曲线可以描绘时间密度曲线TDC Time-Density-Cure反应组织器官的血供状态反应组织器官的血供状态也可用作对血管内造影剂浓度的监测也可用作对血管内造影剂浓度的监测多期相多期相 增强扫描增强扫描 A V P1，肝动脉，肝动脉2，门静脉，门静脉3，肝静脉，肝静脉A: 动脉期动脉期（10-35秒）秒）；V：静脉期静脉期（60-100秒）秒）P：平衡期平衡期（100-200秒）秒）小肝癌平扫+双期增强扫描平扫动脉期动

10、脉期静脉期小肝癌肝血管瘤肝血管瘤肝血管瘤与肝癌的鉴别诊断肝血管瘤肝血管瘤肝癌肝癌平扫平扫低密度低密度低密度低密度动脉期动脉期高密度高密度高密度高密度静脉期静脉期高密度高密度低密度低密度平衡期平衡期等或高密度等或高密度低密度低密度强化特征强化特征快上慢下快上慢下快上快下快上快下CT血管造影血管造影 CTA（angiography) 在血管造影剂浓度达到峰值的时间窗内快速扫描，通过后处理重建出血管影像CTACTA临床应用价值临床应用价值 v创伤性小，可多次应用创伤性小，可多次应用v除了显示管腔，还可以显示管壁及腔外病变除了显示管腔，还可以显示管壁及腔外病变v灵活多样的后处理，全方位显示及定量分析灵

11、活多样的后处理，全方位显示及定量分析v对微小血管及血流动力学的显示仍不及对微小血管及血流动力学的显示仍不及DSADSA颅内动脉瘤冠状动脉成像与分析CTU (Urography)CT排泄性尿路造影排泄性尿路造影在肾排泄期扫描，在肾排泄期扫描，重建尿路图像重建尿路图像CTA and CTUv迷走动脉压迫性肾积水迷走动脉压迫性肾积水CTCT灌注成像，灌注成像，CTPCTP（CT perfusionCT perfusion）增强扫描增强扫描 意义意义v增加病变与周围组织结构的密度对比，发现和更清楚显示病变v显示组织的血供特征（时间密度变化），反映组织的生理、病理改变v显示血管，区分病灶与血管，观察病灶

12、与血管的关系v心血管成像，显示心血管的形态结构及功能状态v灌注成像，显示组织器官的血流灌注状态CT图像分析图像分析v图像分辨率v图像窗口v伪影v图像后处理CT图像分析图像分析v图像分辨率v图像窗口v伪影v图像后处理CT图像分辨率图像分辨率v空间分辨率 (高对比度分辨率) 鉴别结构大小的能力 用每厘米可分辨的线对数表示lp/cmv密度分辨率 (低对比度分辨率) 区分密度差别的程度， 以%比表示v空间分辨率空间分辨率主要与体素大小有关，采样矩阵越大，层厚越薄，体素越小，空间分辨率越高v密度分辨率密度分辨率则主要与信噪比有关，体素越大，信号强度越高，密度分辨率越高v其它相关因素：扫描条件，对比度，重

13、建算法单排螺旋CTZ-轴空间分辨率低64MDCT等轴图像等轴图像X-Y-Z轴图像分辨率相同轴图像分辨率相同矢状面矢状面MPR时间分辨率时间分辨率vTemporal Resolution, TRv运动物体成像有效数据采集的时间窗运动冻结冠状动脉成像 障碍v心脏搏动心脏搏动v冠状动脉细小，走冠状动脉细小，走行迂回行迂回提高时间分辨率的途径v提高球管旋转速度提高球管旋转速度v增加增加Z轴覆盖范围轴覆盖范围v采用双球管技术采用双球管技术v利用多扇区重建技术利用多扇区重建技术双球管技术双源双源CTDuoble sourceDSCT德国西门子公司德国西门子公司2004CT图像分析图像分析v图像分辨率v图像

14、窗口v伪影v图像后处理图像窗口图像窗口0HU窗宽窗宽窗位窗位0灰度级灰度级-全白全白0灰度级灰度级-全黑全黑16灰度级灰度级窗宽窗宽 (window width)v宽：显示组织范围扩大，图像细腻, 细节减少v窄：显示组织范围缩小，图像粗糙, 细节增多一幅一幅CT图像所有灰阶包含的图像所有灰阶包含的CT值范围值范围窗位窗位 或或 窗中心窗中心 (window level or center) 高高：显示较高密度组织：显示较高密度组织, 图像发黑图像发黑 低：低：显示较低密度组织显示较低密度组织, 图像发白图像发白 选择所需观察组织的选择所需观察组织的CT值值一幅一幅CT图像中心灰阶的图像中心灰阶

15、的CT值值图像窗口图像窗口v肺窗: L=-600-800HU, W=1000v软组织窗:L=3050HU, W=200-300v骨窗: L=200 500HU, W=2000通过调节通过调节窗宽窗宽和和窗位窗位以利于所观察以利于所观察组织结构的显示的方法即组织结构的显示的方法即窗口技术窗口技术胸部胸部肺窗肺窗 与与 纵隔窗纵隔窗窗位相同，窗宽不同窗位相同，窗宽不同细腻细腻 / 模糊模糊粗糙粗糙 / 清晰清晰窗位不同，窗宽相同窗位不同，窗宽相同特殊窗口特殊窗口双窗双窗反转窗口反转窗口图像伪影 artifactv运动伪影q呼吸呼吸q肠蠕动肠蠕动q不自主运动不自主运动v高密度伪影q骨骼骨骼q金属金属

16、q钡剂钡剂CT图像分析图像分析v图像分辨率v图像窗口v伪影v图像后处理螺旋螺旋CTCT图像图像 后处理后处理v二维重建q多平面重建多平面重建 MPRMPR multi-planar reformationmulti-planar reformationq曲面重建曲面重建 CPRCPR curved planar reformationcurved planar reformationv三维重建q最大密度投影最大密度投影 MIPMIP maximum intensity projectionmaximum intensity projectionq最小密度投影最小密度投影 MinPMinP q容

17、积重建术容积重建术 VRVR volume renderingvolume renderingq仿真内窥技术仿真内窥技术 VEVE v动态显示与功能分析MPRCPRMIPVR结肠结肠VE支气管VE导航动态图像请动态图像请参见附件参见附件自动肺结节分析电影回放，动态显示心功能分析脑灌注分析CT介入介入vCT导引下q经皮穿刺活检经皮穿刺活检q囊肿抽吸硬化治疗囊肿抽吸硬化治疗q深部脓肿置管引流深部脓肿置管引流q肿瘤消溶术（射频消溶、化学消溶）肿瘤消溶术（射频消溶、化学消溶）q腹腔神经阻滞腹腔神经阻滞术术CT导引经皮穿刺活检导引经皮穿刺活检CT的优点的优点v三维成像，空间分辨率高 观察内部结构，全方位

18、显示v密度分辨率高，图像清晰 易于发现病变和显示病变细节v成像速度快时间分辨率高，快速诊断，大流量检查时间分辨率高，快速诊断，大流量检查v增强扫描 反映生理、病理，血管成像，功能成像v数字成像 丰富的图像后处理与分析技术CT检查 局限性v仅反应密度的差别v存在图像伪影v辐射剂量较大 禁止或尽量避免孕妇、儿童、敏感部位检查v造影剂的不良反应q过敏反应过敏反应q肾毒性肾毒性最新CT技术v320排螺旋排螺旋CT（Toshiba)qDVCT，动态成像动态成像q一次增强扫描同时获得动脉、静脉血管，动一次增强扫描同时获得动脉、静脉血管，动态增强，及灌注成像态增强，及灌注成像q辐射剂量降低辐射剂量降低DVCT动态图像请动态图像请参见附件参见附件复习要点v1、X线衰减与线衰减与CT成像的关系，普通成像的关系，普通X线摄影与线摄影与CT成像的差异？成像的差异？v2、CT值的概念和意义值的概念和意义v3、CT图像的窗口图像的窗口v4、空间分辨率与密度分辨率之间的、空间分辨率与密度分辨率之间的关系关系v5、螺旋扫描与多层螺旋扫描技术、螺旋扫描与多层螺旋扫描技术v6、CT两维及三维重建技术两维及三维重建技术v7、CT各种增强扫描技术各种增强扫描技术谢谢！谢谢！