CT技术中的基本知识

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,CT,中的基本知识,江苏省省级机关医院放射科,周林赟,CT,技术中的基本知识,CT,的产生与发展,CTcomputed tomography,：,是计算机、,X,线成像、电子机械技术和数学科学相结合的产物。,CT,的基础思路：基于,1917,年波希米亚数学家,Radon J.H.,用数学原理证明可通过物体的投影结合来重建图像。,1963,年美国物理学家,Cormack A.M.,探索出了用,X,线投影数据重建图像的数学方法。,CT,的产生与发展,1971,年,9,月，英国工程师,Hounsfield G.N.,设计并扫描出第一幅有诊断意义的头部,CT,图像，在,Ambrose,医生的指导下。当时一幅图像的处理约需,20,分钟，后来借助微处理器，减少到,4.5,分钟。该机由英国,EMI,公司生产，安装在,Atkinson-Morley,医院。为此，,1979,年,Hounsfield G.N.,与,Cormack A.M.,一起获得诺贝尔医学奖。,CT,的产生与发展,1974,年，美国,George Town,医学中心的工程师,Ledley,设计出了全身,CT,扫描机。,从此带来了医学图像上的革命,CT,的产生与发展,第一阶段：从,CT,产生到,20,世纪,70,年代中期扇形束扫描技术的应用，实现了从头到全身扫描。,第二阶段：,20,世纪,80,年代中期滑环技术的出现，实现了单层螺旋,CT,扫描。,第三阶段：多排探测器的采用，实现了容积扫描，即多层扫描。,目前，已有厂家开发了平板探测器，实现了真正意义上的容积扫描。,CT,机的基本原理,在,计算机控制下：,X,线,准直,被检体,准直,探测器,积分、放大电路,模数转换,阵列处理器,模数转换,显示或打印,CT,的基本结构,扫描机架系统,扫描检查床,X,线系统,数据采集系统,计算机或阵列处理机,操作台及图像显示系统,照相机,附属设备,CT,机的主要性能指标,扫描速度、重建时间等,扫描方式,探测器数目,球管焦点、热容量等,有效视野,机架孔径,断层厚度,重建矩阵,显示矩阵,计算机情况,CT,的应用评价,应用范围,常规影像学检查：脏器平扫、软组织检查、增强扫描等,CT,导引下穿刺活检及介入性治疗,CT,定量测定,CT,定形、定位测量,三维重建,功能检查,CT,的应用评价,优势,真正的断层图像,密度分辨率高,对病灶的定位、定性准确,可作定量分析,密度分辨率高的原因：,（比常规,X,线检查高约,20,倍）,1,、,X,线严格的准直；,2,、采用了高灵敏度、高效率的探测器；,3,、,利用计算机处理，可调节图像显示情况。,CT,的应用评价,局限性,空间分辨率低,某些脏器检查受限制,定位、定性诊断的准确性常受各种因素影响,基本概念,密度分辨率：,低对比的情况下，图像对两种组织最小密度差别的分辨能力，常以百分数表示。例如,0.2%,，,5mm,，,0.45GY,。,空间分辨率,：,指高对比的情况下，密度大于,10%,时，图像对组织结构的分辨能力。常以每厘米内线对数表示（,LP/cm,），,5,LP/cm=,可辨最小物体直径。,基本概念,部分容积效应：,在同一扫描层面内含有两种或以上的不同密度组织时,，,CT,值为均值，不能真实反映任何一种组织。,周围间隙现象：,是指同一扫描层面上，与该层面垂直的两种相邻而密度不同的组织，其边缘部分显示情况也不能真实反映组织实际情况。,基本概念,CT,值,：是测量,CT,图像密度值的统一计量单位，,HU,（,Hounsfield unit),。,为相对密度值，,CT,值,=,（,物,-,水,）,/,水,K,伪影：,因设备或人体本身等因素影响而产生了被检体不存在但图像显示出来的假象。有运动条纹伪影、交叠混淆伪影、杯状伪影、模糊伪影和帽状伪影、环状伪影等。,基本概念,图像灰阶,：即图像上明暗信号的等级差别。人眼可分辨,16,级灰阶。,噪声和信噪比：,图像噪声是指均匀物体,CT,值在均值上下的随机涨落，图像呈颗粒性。信噪比则是有用信号强度与噪声之比。,滤波函数：,图像重建时所采用的数学计算程序，又称为算法。,常见术语,1,、,CT,值标度,（,demarcation of CT value,）,将空气和水衰减,的,CT,值作为标度。,在,EMI,标度中，空气和水标度分别为,-500,和,0,，而在,Hounsfield,标度中则分别为,-1000,为,0,。,2,、,像素,（,pixel,）,又称像元，是组成图像矩阵的基本单元，也就是组成矩阵中的一个小方格。像素是一个二维概念。,常见术语,3,、,体素,（,voxel,）,即体积单元的简称。它是某组织一定厚度的三维空间的体积单元，如果以,X,线通过人体的厚度作为深度，那么像素乘以深度即为体素。例如，某组织的深度为,10mm,，,像素为,1mm1mm,，,则体素为,10mm1mm1mm,。,体素减小（即层厚变薄），探测器接收到的,X,线光子的量相对减少。,常见术语,4,、,矩阵,（,matrix,）,矩阵即二维排列的方格，是将计算机所计算的人体横断面每一点的,X,线吸收系统按行和列排列成的分布图，实际上是一幅纵横二维排列的像素图。目前,CT,机常用的矩阵有,256,2,、,320,2,、,512,2,、,640,2,、,1024,2,等,常见术语,5,、,双窗技术,（,double window technique,）,双窗技术主要用于,CT,扫描图像中密度相差太大组织的观察，既要看见低密度组织，又要看见高密度组织，如胸部的肺窗和纵隔窗、骨髂肌肉系统的骨窗和软组织窗等。,常见术语,6,、,窗宽和窗位,（,window width and window level,）,窗宽是荧光屏上对应于图像灰阶的,CT,值范围。窗宽越宽，可以观察组织,CT,值的范围越大。窗位又称窗位或窗中心，对应于图像灰阶的中心位置。,常见术语,7,、,探测器孔径,（,detector aperture,）,探测器孔径是,X,线能够进入探测器传感部分的探测器的有效口径，通常是指探测器阵列面向,X,线方向上的孔径尺寸。,常见术语,9,、,反投影,（,inverse projection,）,是图像合成的一种方法，若在某个方向上投影一个横断面图像层面来重建图像，它的方向正好与测量该层面的方向相反。,常见术语,10,、,扇形角,（,sector angle,）,是指产生透射量信号的检测器阵列所对应的角度，顶点即为,X,线管内的焦点。,11,、,模型,（,model,）,模型是替代人体，用以测量,CT,机响应的物体，它是衡量,CT,图像质量的一种工具。,常见术语,12,、,褶积（,faltung,）,是用权函数对采集的原始数据进行处理的过程，是一种数学图像处理方法。,13,、,原始数据与显示数据,（,raw data and display data,）,原始数据是由探测器接受，经过放大和模,/,数（,A/D,）,转换后所得到的数据。显示数据是将原始数据经权函数处理后所得到的构成组织某层面图像的数据。,常见术语,14,、,间距,（,interval,）,是指常规断层扫描中，上一层面的上缘与下一层面的上缘之间的距离，它可以等于、小于或大层厚，小于层厚者为重叠扫描。,扫描方式,普通扫描,增强扫描,造影扫描,特殊扫描,特殊扫描,1,、,薄层扫描,薄层扫描（,thin slice scan,）,是指扫描层厚小于,5mm,的扫描（一般采用,1-5mm,），,目的是减少部分容积效应，观察病变内部细节以及用来发现小病灶。,2,、,重叠扫描,重叠扫描（,overlap scan,）,是指层距小于层厚，使相邻的扫描层面部分重叠的,CT,扫描方法。如层厚为,10mm,，,层距为,7mm,，,相互两层就有,3mm,的重叠。,特殊扫描,3,、,延迟扫描,延迟扫描（,delayed scan,）,是指注射对比剂后等待数分钟，甚至数小时后再行扫描的一种,CT,检查方法。,4,、,目标扫描,目标扫描（,object scan,）,又称靶扫描（,target CT scan,）,或放大扫描（,enlarge scan,），,是对兴趣区进行扫描的一种方法，目的是使兴趣区组织器官图像放大，图像空间分辨率提高。,特殊扫描,5,、,动态扫描,动态扫描（,dynamic scan,）,是指静脉团注（,bolus injection,）,对比剂后，在极短的时间内对某一组织器官进行快速连续扫描，扫描结束后再重建图像的方法。,6,、,高分辨率,CT,扫描,高分辨率,CT,扫描（,high resolution CT scan, HRCT,）,是指通过薄层或超薄层、高输出量、足够大的矩阵、骨算法和小视野图像重建，获得良好的组织细微结构及高的图像空间分辨率的,CT,扫描方法。,特殊扫描,高分辨率,CT,必须具备以下几个基本条件：全身,CT,机的固有空间分辨率应小于,0.5mm,。,采用超薄层扫描，层厚在,1.01.5mm,。,图像重建必须采用高空间分辨率算法，即骨算法。矩阵为,512512,。采用高电流（,200220mA,）,和高电压（,12130kV,），,降低图像噪声。扫描时间应尽量短，一般为,12,秒。,高分辨率,CT,的图像特征有以下几点：空间分辨率高。图像的细微结构清晰。边缘锐利度高。噪声大。有较多的伪影，如条状影及双边影。,特殊扫描,7,、,定位扫描,定位扫描（,scout scan,），,是指根据申请单上的病史及体征确定扫描范围，然后根据检查部位选择适当的定位像，再根据定位像的显示部位，有目的、有步骤地选择扫描范围。,8,、,放大扫描,放大扫描（,magnifying scan,）,是指为了获得高清晰、足够大的扫描图像而采取的一种扫描方式。常采用以下放大技术：,（,1,）几何放大或原始数据放大；（,2,）后处理放大或机械放大、电子放大。,特殊扫描,9,、,CT,灌注成像,CT,灌注成像（,CT perfusion image,）,是结合高速注射（,412ml/s,）,和快速扫描技术而建立起来的一种成像方法。通过分析动态增强图像获得一系列组织参数，如组织的血流量、组织的血容量、平均通过时间以及峰值时间等，主要用于了解组织的血流灌注情况。它有两个技术特点：一是对比剂团注的速度要快；二是时间分辨率要高。,特殊扫描,10,、,螺旋,CT,血管造影,螺旋,CT,血管造影（,spiral CT angiography,，,SCTA,）,是指静脉内快速团注高密度对比剂后，靶血管内的对比剂浓度快速达到峰值时，再进行螺旋,CT,容积扫描，经工作站后处理，重建出靶血管数字化的多维图像。,特殊扫描,11,、,CT,导向穿刺活检,。,12,、,骨密度测量,。,13,、,低剂量螺旋,CT,。,特殊扫描,低剂量螺旋,CT,的特点：可大大减少病人接受的辐射剂量。减少球管冷却等候时间。延长了球管的使用寿命。将螺旋,CT,的功能提高了,200%,。由于采用了,Smart,mA,，,保证了信噪比的恒定，不受病人形体的影响。当用,Smart Helical,重建,3D,影像时，可大大地减少伪影，得到更好的影像质量。,特殊扫描,14,、,CT,透视,CT,透视,（,fluoroscopy scan,）,为非螺旋扫描模式，首先扫描,360,0,采集数据，然后再每扫描,60,0,或,45,0,，采集的新数据替代相应部分的原有数据，与原有的,300,0,或,315,0,数据组成一幅新的图像，即透视图像。,