第二节--数据采集与扫描方式课件

第二节第二节 数据采集与扫描方法数据采集与扫描方法李月卿李月卿复复 习习 1.CT工作过程、工作过程、CT成像特点成像特点 2.成像物理原理：成像物理原理：线性吸收系数线性吸收系数 CT值值 灰度灰度 第二节第二节 数据采集与扫描方法数据采集与扫描方法 一、数据采集基本原理一、数据采集基本原理 二、数据采集基本原则二、数据采集基本原则 三、扫描方式三、扫描方式（一）常规（一）常规CT扫描方式扫描方式 1单束单束T-R方式：方式：11；2窄扇形束窄扇形束T-R方式：方式：1330；320X线束。线束。3宽扇形束宽扇形束R-R方式：方式：1300800；30 45张角；张角；4宽扇形束宽扇形束S-R扫描方式：扫描方式：1600 1500个检测器；个检测器；5090。5电子束电子束CT：大型钟形：大型钟形X线管、线管、864个固定检测器阵列。个固定检测器阵列。（二）螺旋（二）螺旋CT扫描扫描 螺旋螺旋CT（spiral CT，SCT）扫描方式产生扫描方式产生于于1989年，是在年，是在滑环扫描技术滑环扫描技术基础上发展，基础上发展，属于属于R-R扫描方式的发展。扫描方式的发展。SCT机使用散热性能好的大容量机使用散热性能好的大容量X线管线管和和高效率的高效率的探测器探测器。X线束仍为大扇形束，与线束仍为大扇形束，与传统的扫描方式不同。传统的扫描方式不同。滑滑环环技技术术：常常规规CT机机X线线管管供供电电及及信信号号的的传传递递由由电电缆缆完完成成，近近年年来来以以铜铜制制的的滑滑环环和和导导电电的的碳碳刷刷电电缆缆，通通过过碳碳刷刷和和滑滑环环的的接接触触导电使机架作单向的连续旋转。导电使机架作单向的连续旋转。1单层螺旋单层螺旋CT扫描扫描 是是X线管由往复旋转运动改为向一个方向连线管由往复旋转运动改为向一个方向连续旋转扫描，受检体（检查床）同时向一续旋转扫描，受检体（检查床）同时向一个方向移动，个方向移动，X线连续曝光并采集数据。线连续曝光并采集数据。X线管相对于受检体的运动为划过一柱面螺线管相对于受检体的运动为划过一柱面螺旋线形轨迹。旋线形轨迹。没有扫描间隔的暂停时间（死时间），可没有扫描间隔的暂停时间（死时间），可进行连续扫描，解决了传统扫描时的层隔进行连续扫描，解决了传统扫描时的层隔问题。单层螺旋问题。单层螺旋CT的探测器数目和材料同的探测器数目和材料同第第3代代CT；1单层螺旋单层螺旋CT扫描扫描 单层单层 旋转旋转一周一一周一幅图像幅图像 多层多层 旋转旋转一周多一周多幅图像幅图像1单层螺旋单层螺旋CT扫描扫描 螺旋螺旋CT优点：优点：提高扫描速度提高扫描速度，减少运动伪影。，减少运动伪影。X线管旋转线管旋转一周的时间为一周的时间为1s，每秒可获得一幅图像。新每秒可获得一幅图像。新的螺旋的螺旋CT机每周扫描时间已缩短到亚秒级。机每周扫描时间已缩短到亚秒级。薄层扫描薄层扫描，在层面与层面之间没有采集数，在层面与层面之间没有采集数据遗漏，提供较好的三维图像重建的容积据遗漏，提供较好的三维图像重建的容积数据，便于进行各种影像重建。数据，便于进行各种影像重建。在螺旋在螺旋CT的数据采集中，须安排螺旋圈间的数据采集中，须安排螺旋圈间的数据内插，以补偿采样。的数据内插，以补偿采样。2多层螺旋多层螺旋CT扫描扫描 1998年推出多层螺旋年推出多层螺旋CT（MSCT）提高了螺旋）提高了螺旋CT的性能。的性能。MSCT和和SCT扫描方式相同。是扫描方式相同。是X线管和检测器线管和检测器围绕人体做围绕人体做360旋转，受检体向一个方向移动。旋转，受检体向一个方向移动。不同不同的的是是MSCT的检测器为的检测器为多排多排，目前的排数从，目前的排数从几排到几十排；而单层几排到几十排；而单层SCT的检测器只有一排。的检测器只有一排。传统传统CT机是机是X线管和检测器围绕人体旋转一圈获线管和检测器围绕人体旋转一圈获得一幅断面图像，得一幅断面图像，MSCT机旋转一圈则可以同时机旋转一圈则可以同时获得获得2n幅图像。幅图像。MSCT的线束宽度在的线束宽度在Z轴方向从轴方向从1cm左右增加到左右增加到几厘米，今后将会更宽，属于锥形线束几厘米，今后将会更宽，属于锥形线束CT（cone beam CT）的范畴。的范畴。四、多层螺旋四、多层螺旋CT（一）概述（一）概述 核核心心是是检检测测器器结结构构和和数数据据采采集集系系统统（data acquisition system，DAS）。）。检检测测器器在在Z轴轴方方向向的的数数目目增增加加到到几几排排至至几几十十 排排，又又 称称 多多 排排 检检 测测 器器 CT（multirow detector CT）。）。排排列列方方式式：均均等等分分配配的的等等宽宽型型（对对称称型型），Z轴方向的多排检测器宽度一致的；轴方向的多排检测器宽度一致的；检检测测器器宽宽度度不不均均等等分分配配的的非非等等宽宽型型（非非对对称型）。称型）。（一）概述（一）概述（一）概述（一）概述 非等宽型探测器非等宽型探测器：在宽层厚时由于探测器：在宽层厚时由于探测器的数量少其相应的探测器的间隔减少，量的数量少其相应的探测器的间隔减少，量子吸收效率较高，减少子吸收效率较高，减少X线的曝光剂量；线的曝光剂量；但探测器的组合不如等宽型灵活。但探测器的组合不如等宽型灵活。等宽型的探测器等宽型的探测器：由于宽度均等，组合比：由于宽度均等，组合比较灵活、层厚改变方便，对升级如增加较灵活、层厚改变方便，对升级如增加DAS以增加一次扫描的层数也较为容易些；以增加一次扫描的层数也较为容易些；但是外周的但是外周的4排探测器只能组合成一个宽排探测器只能组合成一个宽探测器使用，其间隔会造成有效信息的丢探测器使用，其间隔会造成有效信息的丢失，不如不等宽型探测器的效率高。失，不如不等宽型探测器的效率高。（二）基本原理（二）基本原理 1探测器阵列探测器阵列 MSCT则具有多组通道的多排探测器阵列。可同则具有多组通道的多排探测器阵列。可同时获得时获得n层图像，且有不同的层厚选择，在层图像，且有不同的层厚选择，在Z轴远轴远远大于远大于n排，形成一个二维的探测器阵列。排，形成一个二维的探测器阵列。第一种：第一种：34排，中间排，中间4排为排为0.5mm，两侧是，两侧是30排排1.0mm宽、每排宽、每排896个探测器，个探测器，Z轴覆盖范围为轴覆盖范围为32mm。用中央用中央4排，可获排，可获4幅幅0.5mm层厚图像。层厚图像。34排全部排全部利用可获得利用可获得4幅幅8mm层厚图像，适当组合可获得层厚图像，适当组合可获得不同层厚的多幅图像，如不同层厚的多幅图像，如2、3、4、5、6、7mm等。等。第二种：第二种：16排，每排均排，每排均1.25mm宽、每排宽、每排912个探测器，最大覆盖范围为个探测器，最大覆盖范围为20mm。可任意组合成多组通道，获取不同层厚的可任意组合成多组通道，获取不同层厚的多层图像。多层图像。16排全部利用，可获得四层排全部利用，可获得四层5mm层厚图像层厚图像或两幅或两幅10mm层厚图像；层厚图像；利用后准直器遮盖半个位于中心的探测器利用后准直器遮盖半个位于中心的探测器可得两幅可得两幅0.625mm的薄层图像，每个通道的薄层图像，每个通道分别包括分别包括1、2、3排，分别获得排，分别获得1.25、2.5、3.75mm层厚的层厚的4幅图像。幅图像。层厚的选择有：层厚的选择有：41.25、42.5、43.75、45.0、27.5和和210.0。第三种：第三种：4对对8排非对称型，宽为排非对称型，宽为1、1.5、2.5、5，每排，每排672个。通过后准直器遮盖中个。通过后准直器遮盖中心两探测器各一半，得两层心两探测器各一半，得两层0.5mm层厚图像。层厚图像。8排探测器全部用，可得排探测器全部用，可得4幅幅5mm或或2幅幅8或或10mm层厚图像。后准直器遮盖层厚图像。后准直器遮盖1.5mm的的0.5mm，加上中央两排探测器，可得，加上中央两排探测器，可得4层层1mm图像。后准直开放图像。后准直开放10mm，分别将，分别将1 mm和和1.5mm两个探测器组合到一个通道，两个探测器组合到一个通道，连同两侧，可得连同两侧，可得4层层2.5mm图像。开放图像。开放20mm，将，将l、1.5、2.5 3排探测器组合，连排探测器组合，连同两侧，可获同两侧，可获4层层5mm层厚图像。层厚图像。层厚选择有层厚选择有20.5、41.0、42.5、45.0、28.0和和210.0。1探测器阵列探测器阵列 DAS数目提高到数目提高到8组或组或16组时，检测器对称性设计组时，检测器对称性设计占主导方式，较容易完成采集层面数目的升级。占主导方式，较容易完成采集层面数目的升级。16层层MSCT的检测器排列的检测器排列三种方式：三种方式：中间中间 0.5 mm16列，列，两侧两侧1 mm12列，列，40列；列；中间中间0.75mm16列，列，两侧两侧1.5mm4列，列，24列。列。中间中间0.625mm16列，两侧列，两侧1.25mm4，24列。列。1探测器阵列探测器阵列 1探测器阵列探测器阵列 三种探测器：GELIGHTSPEED QX/i16 16 x 1.25mmx 1.25mm1616CH.CH.2020mmmmTOSHIBA15 15 x 1mmx 1mm4 x0.5mm24CH.15 15 x 1mmx 1mm 32mm 1.51.5mm 1.5mmmm 1.5mm2.52.5mmmm5 5mmmm2020mmmm5 5mmmm2.52.5mmmm1 1mmmmSIEMENSMARCONI1探测器阵列探测器阵列 1探测器阵列探测器阵列 1探测器阵列探测器阵列 1探测器阵列探测器阵列 同样探测器不同组合同样探测器不同组合，可以得到不同层厚，可以得到不同层厚准直器准直器X-rayX-ray球球 管管 焦焦 点点产产 生生 4 层层 2.5 mm 图图 像产像产 生生 2 层层 5.0 mm 图图 像产像产 生生 1 层层 10 mm 图图 像像DiodeDiodeDiodeDiodeFETSwitchingArrayFETSwitchingArrayFETSwitchingArrayFETSwitchingArray12341121探测器阵列探测器阵列 1探测器阵列探测器阵列 1探测器阵列探测器阵列 2数据采集通道数据采集通道 MSCT根据所选层厚的不同，可将多排探根据所选层厚的不同，可将多排探测器组合成不同的测器组合成不同的n组，构成组，构成n组数据采集组数据采集通道通道。每个通道的数据代表同一个每个通道的数据代表同一个Z轴方向的相轴方向的相邻邻n层的采集数据，它可能是来自一个探层的采集数据，它可能是来自一个探测器排，也可能是几个探测器排的数据相测器排，也可能是几个探测器排的数据相加。加。n组采集通道在扫描过程中，同时分别对组采集通道在扫描过程中，同时分别对各自连接的探测器接收的各自连接的探测器接收的X线所产生的电线所产生的电信号进行采集、输出。信号进行采集、输出。3X线束线束 MSCT中，由于中，由于Z轴方向有多排探测器接轴方向有多排探测器接收信号，并有收信号，并有n组数据采集通道，组数据采集通道，X线束的线束的宽度等于多个层厚之和，为厚扇形宽度等于多个层厚之和，为厚扇形X线束线束（或称锥形（或称锥形X线束）覆盖探测器线束）覆盖探测器Z轴方向的轴方向的总宽度，最厚可达几十厘米，总宽度，最厚可达几十厘米，X线的利用线的利用率大大提高。率大大提高。4层厚的选择方法层厚的选择方法 MSCT层厚不仅取决于层厚不仅取决于X线束的宽度，而线束的宽度，而且取决于不同探测器阵列的组合，其层厚且取决于不同探测器阵列的组合，其层厚随探测器阵列的组合不同而改变。随探测器阵列的组合不同而改变。如同样如同样10mm宽的宽的X线束，可由每四排线束，可由每四排1.25mm探测器组成一个探测器组成一个5mm探测器通道，探测器通道，获得两层获得两层5mm层厚的图像，也可由两排层厚的图像，也可由两排1.25mm探测器组成一个探测器组成一个2.5mm探测器通道，探测器通道，获得四层获得四层2.5mm层厚的图像。层厚的图像。不等宽的探测器阵列，还可通过后准直器不等宽的探测器阵列，还可通过后准直器对某排探测器的部分遮盖来完成层厚的选对某排探测器的部分遮盖来完成层厚的选择。例如，遮盖一半择。例如，遮盖一半1mm探测器可获得探测器可获得0.5mm的层厚。的层厚。5智能扫描智能扫描 长范围容积扫描，可能跨越人体体厚、密长范围容积扫描，可能跨越人体体厚、密度相差悬殊的部位。曝光条件如按低体厚、度相差悬殊的部位。曝光条件如按低体厚、低密度区设计，对高体厚、高密度区就显低密度区设计，对高体厚、高密度区就显得太小；若按高体厚、高密度区设计，对得太小；若按高体厚、高密度区设计，对低体厚、低密度区病人就会过多的接受辐低体厚、低密度区病人就会过多的接受辐射照射。射照射。智能扫描能在扫描过程中连续变化扫描条智能扫描能在扫描过程中连续变化扫描条件，对不同密度、体厚的部位使用不同扫件，对不同密度、体厚的部位使用不同扫描条件；描条件；对同一层面的正、侧位厚度不同，扫描中对同一层面的正、侧位厚度不同，扫描中软件会自动检测按设计要求变换扫描条件。软件会自动检测按设计要求变换扫描条件。（三）优势（三）优势（1）提高）提高X线利用率线利用率（2）扫描覆盖范围更长）扫描覆盖范围更长（3）扫描时间更短）扫描时间更短（4）减少了）减少了X线的散射，扫描层厚更薄线的散射，扫描层厚更薄（5）提高图像质量）提高图像质量（6）用作病灶的筛选）用作病灶的筛选（三）优势（三）优势20cm80cm（三）优势（三）优势长距离更细腻血管成像长距离更细腻血管成像动脉夹层显示更详细动脉夹层显示更详细（三）优势（三）优势冠状动脉钙化评分冠状动脉钙化评分（三）优势（三）优势CORONARYARTERY三维立体冠三维立体冠状动脉显示状动脉显示（三）优势（三）优势颅内动脉瘤颅内动脉瘤（三）优势（三）优势小结与思考小结与思考 螺旋螺旋CT扫描扫描 1滑环技术：铜制的滑环和导电的碳刷电滑环技术：铜制的滑环和导电的碳刷电缆，通过碳刷和滑环的接触导电使机架作缆，通过碳刷和滑环的接触导电使机架作单向的连续旋转。单向的连续旋转。2SCT的扫描方式：的扫描方式：X线管向一个方线管向一个方向连续旋转扫描，受检体同时向一个方向向连续旋转扫描，受检体同时向一个方向移动，移动，X线连续曝光并采集数据。线连续曝光并采集数据。3MSCT扫描：扫描：MSCT机旋转一圈可同机旋转一圈可同时获得多幅图像。时获得多幅图像。四、多层螺旋四、多层螺旋CT（一）概述（一）概述 核心是核心是检测器结构检测器结构和和DAS。排列方式：等宽型、非等宽型。排列方式：等宽型、非等宽型。（二）基本原理（二）基本原理 探测器阵列探测器阵列 数据采集通道数据采集通道 X线束线束 层厚的选择方法层厚的选择方法 智能扫描智能扫描 B型题型题 A、空间分辨率高、空间分辨率高 B、单幅图像的表面剂量低、单幅图像的表面剂量低 C、单幅图像的球管热量低、单幅图像的球管热量低 D、低对比度分辨率高、低对比度分辨率高 E、指定层面冠状面成像、指定层面冠状面成像 1与屏与屏-片摄影相比，片摄影相比，CT检查（）检查（）2与屏与屏-片摄影相比，常规体层摄影（）片摄影相比，常规体层摄影（）A、Cormack B、Computed Tomography C、Ambrose D、McRobert E、Houndfield 3CT发明者获得的奖项名称（）发明者获得的奖项名称（）4CT图像重建理论研究学者（）图像重建理论研究学者（）5CT的英文全称（）的英文全称（）A、无层面外结构干扰的断面图像、无层面外结构干扰的断面图像 B、空间分辨率高、空间分辨率高 C、采用可见光成像、采用可见光成像 D、CT成像的优点成像的优点 E、内脏观察显示直观、内脏观察显示直观 6成像源对人体无损伤（）成像源对人体无损伤（）7屏屏-片摄影的优点（）片摄影的优点（）A、胶片、胶片 B、线圈、线圈 C、探测器、探测器 D、数字图像、数字图像 E、模拟图像、模拟图像 8CT的成像介质（）的成像介质（）9CT的成像方式（的成像方式（）10屏屏-片摄影的成像方式（）片摄影的成像方式（）11CT图像密度分辨率高的主要原因是（）图像密度分辨率高的主要原因是（）A、使用了高频发生器、使用了高频发生器 B、采用了大功率的、采用了大功率的X线管线管 C、由计算机进行图像重建、由计算机进行图像重建 D、原发射线经过有效滤过、原发射线经过有效滤过 E、射线束准直精确散射线少、射线束准直精确散射线少 12CT成像的物理基础是（）成像的物理基础是（）A、X线的吸收衰减线的吸收衰减 B、计算机图像重建、计算机图像重建 C、像素的分布与大小、像素的分布与大小 D、原始扫描数据的比值、原始扫描数据的比值 E、图像的灰度和矩阵大小、图像的灰度和矩阵大小 13下述与下述与CT成像过程有关的叙述是（成像过程有关的叙述是（3）（）（）A、日常质量控制扫描程序、日常质量控制扫描程序 B、阵列处理机的图像重建、阵列处理机的图像重建 C、防止球管老化的升温扫描、防止球管老化的升温扫描 D、数据采集系统进行模数转换、数据采集系统进行模数转换 E、探测器将、探测器将X射线转换为可见光射线转换为可见光 14计算计算CT值的公式是根据（）值的公式是根据（）A、水的质量衰减系数、水的质量衰减系数 B、水的线性衰减系数、水的线性衰减系数 C、水的电子密度、水的电子密度 D、水的质量密度、水的质量密度 E、水的分子成份、水的分子成份