CT基本知识简介

第三节X线CT设备医用放射线设备概论CT(ComputedTomography)计算机断层摄影X-Rays的发现...107年前,WilhelmConradRoentgen,德国科学家,发现了x-rays...一、X线-CT的历史看到人体内部结构...但解剖结构是重叠的。而且软组织是不能区分的。人们破天荒头一次能无损伤看到人体内部的解剖结构！一、X线-CT的历史在1972,两位科学家-HounsfieldandAmbrose-推出第一幅临床CT图像...CT消除了这些障碍...一、X线-CT的历史一、X线-CT的历史CT的历史1917年奥地利数学家雷当（Radon）：根据面投影到线并重建图像的计算公式。1963年美国物理学家柯马克（A.M.Cormack）：在“应用物理杂志”（JournalofAppliedPhysics）上发表了二篇题为“用线积分表示一函数的方法及其在放射学上的应用”的系列文章。1967年至1970年间英国EMI公司的工程师豪斯菲尔德（G.N.Hounsfield）研制成功世界上第一台用于医学临床的X线CT扫描机，于1971年9月被安装在伦敦的Atkinson-Morley’s医院。1972年利用这台X线CT首次为一名妇女诊断出脑部的囊肿，并取得了世界上第一张CT照片。1974年美国George-town大学医学中心的Ledly研制成第一台全身CT扫描机。为此Hounsfield和Cormack共同获得了1979年的诺贝尔生理和医学奖。CT会是什么样?但耗时太长(10分/幅)。且分辨率尚需提高。人体被“切成”一层、一层...一、X线-CT的历史所以我们能看到断层解剖结构&且带有不同密度CT影像质量的进步...SIRETOM(1974)SOMATOMPlus4UFC(1996)3DFace(threshold:-400HU)3DHead(threshold:150HU)3D图像的合成二、X线-CT成像原理CT如何工作?重建&后处理数据获取X-ray发生CT扫描形成-“slice(层厚)”X-rays通过准直器仅仅穿透物体轴向层面,叫a”slice(层厚)“。二、X线-CT成像原理把层厚分成很小的体积单位称“voxels(体素)”通常体素长和宽都为1mm,与体积相对应；体素的大小在CT图像上的表现即为“pixels(像素)”。CT影像形成–“Voxel(体素)”二、X线-CT成像原理数字矩阵以相应灰阶转换成黑白影像.CT影像形成-A/D/A*353639343331343335323180859078*Analog-Digital-Analog二、X线-CT成像原理I为穿过某一物质后的X射线强度；I0为射入该物质之前的X射线强度；μ为该物质的吸收系数（不同物质的μ值不同，由物质的物理特性决定）；X为该物质的厚度；II0XdxIdIxoeIICT影像的像素由什么来决定？由该像素对X射线的衰减系数μ来决定二、X线-CT成像原理测试到衰减后的X线值,转换成CT值并传送到计算机.CT影像形成-“Matrix(矩阵)”353639343331343335323180859078二、X线-CT成像原理N1N2N3Nnμ1μ2μ3μnΔxΔxΔxμmΔxI0InIm-1ImΔx)(0)(01121niinnxxxnneIeIeII线方向上的衰减系数μ和值的测量CT影像的像素如何计算出来？(1)二、X线-CT成像原理通过线方向上的衰减系数μ和值，来计算各像素的衰减系数值。CT影像的像素如何计算出来？(2)？？？？3746253154直接矩阵求解法逐次近似法(迭代法)总和法(逆投影法)卷积反投影法二、X线-CT成像原理逐次近似法(迭代法)总和法(逆投影法)二、X线-CT成像原理22222222224222222222222262222222222222222222822222222222222222222222逆投影法会产生晕状效应二、X线-CT成像原理21.5-0.53-1剖面数据滤波函数滤波后，剖面数据nxnnyzNkknnxyZ1滤波后的剖面数据由下列公式得出：滤波反投影法二、X线-CT成像原理333-1-1-1-1-1-16-2-222-2-2229-31111-3111200000000滤波反投影法消除了晕状伪影CT中最常用的成像计算方法就是：滤波反投影法二、X线-CT成像原理三、X线-CT的扫描方式第一代CT运动方式：平移+旋转特点：直线笔形扫描束单一探测器一次平移获得240个数据每次旋转1度共重复180次检测一个层面4-5min三、X线-CT的扫描方式第二代CT运动方式：平移+旋转特点：直线多路笔形扫描束探测器3-52个每次旋转3-30度检测一个层面20-120S三、X线-CT的扫描方式第三代CT运动方式：旋转+旋转特点：扇形扫描束连续或脉冲方式的X射线环形阵列探测器300-800个每次旋转360度检测一个层面3-5S第三代CT是目前临床上广泛应用的扫描方式三、X线-CT的扫描方式第四代CT运动方式：静止+旋转特点：扇形扫描束连续或脉冲方式的X射线环形整圈探测器探测器共600-1500个球管每次旋转360度检测一个层面1-5S三、X线-CT的扫描方式第五代CT动态空间重现机DSR特点：14个球管排成半圆形160度相对的有14个视频成像系统荧光屏+电视摄像系统使用电扫描方式控制球管依次曝光每10毫秒可采集14幅图像1S内重复60次，可达840幅图像DynamicSpatialReconstructor三、X线-CT的扫描方式第五代CT超高速CT扫描机(电子速CT)UFCT:UltrafastCTScannerEBIS:ElectronicBeamImagingSystem4个紧挨的环状钨靶，半径90CM，围成210度两排环形探测器阵列，半径67.5CM，围成210度第一个环864个探测器，第二个环432个探测器特点：四、X线-CT的一些基本参数1.CT值(Hounsfield值)1000)73()73(值水水kVkVCTWater水Mamma乳腺Air空气Bone骨Spleen脾Fat脂肪Pancreas胰腺Lung肺Kidneys肾AdrenalGland肾上腺Blood血Heart心脏Liver肝脏Intestine肠Tumor瘤Bladder膀胱300060400-100-200-900-1000以上便是相关组织的CT值，单位为Hounsfieldunit(HU)从公式得知:水的CT值为0空气为–1000其他组织的值是根据水的相对值计算出来的。CT图像是灰度图像，所以，单位为HU。若图像的宽度X，图像的高度Y，X×Y即为像素总和。四、X线-CT的一些基本参数2.CT图像的像素表示—像素和像素值),(),(),(),(321yxfzyxfzyxfzyxfzBGR),(yxfzCT数字图像是用点阵来表示的，点称为像素，点的亮度(灰度图像)或颜色(彩色图像)用像素值来表示：灰度图像的像素表示彩色图像的像素表示，RGB三元色123456788倍32×3632×36X×YX×Y),(yxfzCTHUfzCT63)6,17(-100001000)级/(125级16)1000(1000HU四、X线-CT的一些基本参数那么，如何区别CT值的差值较小的组织呢？CT值的定义范围从-1000到+3000,但人眼仅能分辨30-40级灰阶.所以，窗口必须根据相关显象组织来设置。LungWindow肺窗MediastinumWindow(纵隔窗/软组织窗)3.窗口技术—窗位和窗宽四、X线-CT的一些基本参数Windowwidth窗宽(W):选择窗位的灰阶范围。Windowcenter窗位(C):整个CT值范围内某一所选定的位置，确定的图像显示则以该CT值为中心。Hounsfieldunit+3000-10000WindowwidthW－窗宽WindowcenterC－窗位灰阶显示WhiteBlackCT窗口技术四、X线-CT的一些基本参数NarrowWindowWidth窄窗宽BroadWindowWidth宽窗宽窄窗宽:适用于软组织部位,如脑和腹部。但窗宽以外的结构就不能正确的被反映出来。宽窗宽:适用于对比度较大的部位，如肺和骨骼。密度差别较小的组织不易显示。四、X线-CT的一些基本参数Hounsfieldunit+3000-10000Window1窗位GrayscaledisplayWhiteBlackCTWindowingWindow2双窗技术把两种CT值相差较大的组织在同一窗口中显示,列如肺和纵隔(软组织)。四、X线-CT的一些基本参数双窗技术*一幅图像上同时观测肺和纵隔。*双窗不推荐用于诊断。四、X线-CT的一些基本参数LungWindow肺窗MediastinumWindow纵隔窗DoubleWindow双窗Image2:仅观察肺Image1:同时观察肺、胸腔和纵隔。Image3:仅观察纵隔和胸腔四、X线-CT的一些基本参数四、X线-CT的一些基本参数4.分辨率显示分辨率：包括显示器分辩率和胶片分辨率空间分辨率(SpatialResolution)密度分辨率(DensityResolution)空间分辨率...在HighContrast情况下区分相邻最小物体的能力,(又称“HighContrastResolution”)受系统几何因素影像，决定影像清晰度。常用多少线对/厘米，即LP/CM四、X线-CT的一些基本参数清晰度扫描时间重建算法球管焦点尺寸层厚采样频率清晰度(空间分辨率)...影像清晰度即物体周围相关组织的锐利度.它受以下一些因素的影响:低对比度情况下分辨物体微小差别的能力(又称“LowContrastResolution”)受影像清晰度&噪声影响。密度分辨率...四、X线-CT的一些基本参数噪声...噪声mAskV重建算法层厚像素大小操作方式显示矩阵“噪声”受到达探测器并贡献给图像的x-ray线光子量影响.它取决于:我们在质量较差的电视机上可以看到重叠于图像上、有规律分布、小颗粒的现象即为噪声。CT图像中噪声的产生与射线的剂量，也就是到达探测器上光子数量的大小有关，射线剂量越大或光子数越多，噪声越小。均匀物体的影像中各象素的CT值参差不齐，使图像呈颗粒性，直接影响其密度分辨率，尤以低密度的可见度为甚，增加X线量可降低噪声。噪声:可影响图像质量！206mA60mA在软组织研究病例中,用高mAs来保持低噪声是非常重要的。越小的噪声越容易识别微小密度差别的组织结构。如在软组织为主的肝脏部位，需要提高扫描剂量，以能分辨肝脏内微小的病变；而在肺或内耳的检查中，可适当降低扫描条件，因为这些部位本身具有较高的对比度，少量的噪声不会影响诊断。mAs(剂量)建议...管电压-kV越高的电压越多的射线频谱转移到高能量水平,最终减少辐射衰减.这在骨和造影剂中是显而意见的.140kV80kV边缘增强(HighRes-快速重建)重建算法能产生好的边缘锐利度(空间分辨率),同样也会产生高的噪声水平,而用平滑重建算法则产生低的噪声水平,但边缘锐利度较差。作为常规诊断推荐用标准算法.重建算法HighRes（快速重建)Algorithm重建算法软组织重建算法提供更好的低对比度分辨率(密度分辨率)。3mmSlice10mmSlice层厚...对于软组织来讲厚的层厚能提供低噪声、高密度分辨率的图像。对于骨组织来讲薄层厚能提供更好的空间分辨率.层厚...层厚选择层厚厚，意味:层厚薄，意味:选择适当层厚是边缘锐利度(空间分辨率)和噪声的平衡，因为他们相互制约。低噪声更好的密度分辨率边缘锐利度(空间分辨率)较差部分容积效应高噪声密度分辨率差更好的边缘锐利度(空间分辨率)无部分容积效应四、X线-CT的一些基本参数4.体素和像素32×3632×36四、X