计算机体层成像及临床应用 -CT总论课件

1、计算机体层成像及临床应用 10/1/20221CT第一节 概述10/1/20222CT1917年奥地利数学家Radon得出“根据面投影到线并重建图像的计算公式”。为CT奠定数学基础。1963年美国物理学家Cormack发表文章“用线积分表示一函数的方法及其在放射学上的应用”。为CT研制提出物理构想。1967年至1970年英国工程师Hounsfield研制成功世界上第一台CT扫描机。1971年9月首台CT机正式投入临床。同年10月检查了第一例病人。1972年取得了世界上第一张CT照片。Hounsfield和Cormack共同获得1979年度诺贝尔生理和医学奖。 (一) CT的历史10/1/202

2、23CT(二) CT的定义计算机体层摄影( Computed Tomography )简称X线CT或CT.1、定义：利用X线束对人体选定层面进行扫描，取得信息，经计算机处理而获得的重建图像。2、过程：用X线束穿过人体扫描部位，产生不同程度衰减后，被探测器接收，变成电流信号，再经模数转换器变成数字信号进行运算，其结果经数模转换器变成电流信号，再用不同的灰阶形式显示出来，形成图像。10/1/20224CT(三) CT的优点能显示断面图像图像密度分辨率高可做定量分析成像速度快CT引导下穿刺10/1/20225CT第二节 CT成像的基本原理10/1/20227CT CT 如何工作?重建 & 后处理X线

3、衰减X线 发生数据获取10/1/20228CT（二）数据处理 对数字数据进行重建前的一系列处理，得到能表示扫描部位密度和厚度的重建数据。减除空气值和修正零点漂移值。对X线束硬化效应进行校正（称线性化）。对扫描数据的总和进行校正（称正常化）。 （ X线束硬化效应：X线穿过人体一定厚度时，低能X线较高能X线衰减快的现象）10/1/202210CT（三）数据重建 处理过的原始数据经过各种复杂运算而得到矩阵数列，准备用来显示图像的过程。 方法：直接反投影法（每点投影值的叠加） 滤波反投影法（利用一维傅立叶变换） 解析法（利用二维傅立叶变换） 10/1/202211CT（四）显示图像 把重建处理后的数字

4、矩阵经过A/D转换形成模拟信号，以黑白不等的灰阶表示，再运用适合的窗宽和窗位，使图像清晰显示出来。 显示介质：显示器 存储器 胶片 10/1/202212CT体素：把层厚分成很小的体积单位称体素。通常长和宽都为1mm, 与体积相对应。高等于层厚。像素：体素的大小在CT图像上的表现即为像素。是最小成像单位。像素越多，图像越清晰体素与像素10/1/202214CT在一个矩形面积内，每行和每列的像素按扫描顺序有序排列，形成二维排列的数字方格，即图像矩阵。如256256，512512。矩阵35363934333134333532318085907810/1/202215CT空间分辨率在高对比度情况下区

5、分相邻最小物体的能力。又叫高对比度分辨率。决定图像的清晰度。 10/1/202217CT低对比度情况下分辨物体微小差别的能力。又叫低对比度分辨率。影像因素：清晰度 和 噪声。密度分辨率10/1/202218CT第三节 CT设备10/1/202219CT机架 床 高压发生器 控制台 计算机控制台扫描床机架高压发生器10/1/202220CT（一）CT组成 X线管 X线发生器 探测器 机架和床 主计算机（控制扫描运行） 阵列处理器（承担图像重建） 显示器、存储器和激光相机扫描部分计算机系统显示存储系统10/1/202221CTX线管作用：用于产生X射线固定阳极X线管：用于一、二代CT旋转阳极X线管

6、：用于三、四代CTCT管特点：大热容量 高散热率 高毫安输出10/1/202222CT作用：用于接收衰减的X线信号材料：早期使用晶体耦合光电倍增管。 现在使用闪烁晶体探测器。分类：固体探测器 气体探测器探测器10/1/202224CT（二）CT机发展变革第一次：旋转扫描螺旋扫描（1989年）第二次：单排螺旋多排螺旋（1998年）第三次：多排螺旋容积 C T（2004年）第四次：单源螺旋双源螺旋（2005年）10/1/202225CT第二代CT准全身扫描机。为旋转晶体平移扫描技术。由一个X线管和330个晶体探测器组成。X线束是520度的扇形束，叫小扇束扫描机。特点：射线利用率低得到提高； 扫描时

7、间缩短（18sec）； 重建图像质量有所提高； 对病人引起的伪影特别敏感。10/1/202227CT第三代CT标准全身扫描机（最常用）。为旋转旋转扫描技术。由一个X线管和300800个晶体探测器组成。X线束是3045度的扇形束，叫广角扇束扫描机特点：射线量较少； 扫描时间缩短（29sec）； 重建图像有明显质量较高； 病人伪影减少。10/1/202228CT第四代CT螺旋全身扫描机。为旋转固定扫描技术。由一个X线管和6004800个晶体探测器组成。X线束是50-90度扇形束，叫全广角扇束扫描机。特点：射线量较少； 扫描时间缩短（15sec）； 重建图像有明显质量较高； 病人伪影基本解决。10/

8、1/202229CT第五代CT电子束CT（EBCT）。为旋转旋转扫描技术。由一个大型扫描电子枪和一组1732个固定探测器阵列和计算机系统组成。X线束限制在30度范围内。特点：应用电子束技术； 扫描时间缩短（数毫秒）； 动态分辨率较高； 主要用于心血管系统。10/1/202230CT（三）螺旋CT技术 在扫描过程中，X线管连续围绕受检者旋转，同时病床匀速前后移动，这样X射线束在受检者身上勾画出一条螺旋样轨迹，称为螺旋CT。 特点：容积扫描 连续出线 连续进床 连续投照 连续数据获取10/1/202231CT螺距机架旋转一周检查床运行的距离与射线束宽度的比值。 螺距= 进床距离 / 圈层厚宽度 常

9、用螺距：0.5 1.0 1.5 2.0螺距大于1时,覆盖范围大,扫描时间短,但图像质量下降螺距小于1时,覆盖范围小,扫描时间长,但图像质量提高10/1/202232CT被重建的相邻两层横断面之间长轴方向的距离,表示连续影像之间的重叠程度。同样扫描范围，重建间隔越小，获得图像越多。 间隔5 mm 间隔3 mm层厚 10 mm重建间隔 间隔 10 mm10/1/202233CT 无间隙扫描。 一次屏息完成扫描。 减少部分容积效应。 叠加影像可任意方式重建。 为3D重建提供高质量的数据。螺旋CT的优势10/1/202234CT（四）多排CT特点 10/1/202235CT第四节 CT图像的特点10/

10、1/202236CT（一）灰阶图像高密度白色 等密度灰色 低密度黑色 10/1/202237CT（二）断面图像由一定数目不同灰度的象素按矩阵排列构成。象素越小，数目越多，图像越细致。图像的不同灰度，反映组织对X线的吸收程度。如密度高的组织为白影，密度低的组织为黑影。软组织结构对比良好。10/1/202238CT（三）三维立体重建CT图像为连续的横断面图像。可重建出冠状面和矢状面图像。螺旋CT可以做任意平面的三维重建。特殊重建: 多层面重建（MPR）,表面遮盖法（SSD） 仿真内窥镜（VE），容积投影（VR）10/1/202239CT（四）CT值定量CT图像不仅显示组织密度的高低，而且用CT值说

11、明密度，起到定量的作用。在图像黑白影不能明确区分组织或病变差别时，测量CT值，起到鉴别作用。对有些特殊组织或病变，CT值能起到定性作用。 如脂肪（70至90）；出血（6595）10/1/202240CT CT值(Hounsfield值)定义：CT影像中每个像素对应物质X线衰减量的表示。实际应用中，把空气与致密骨之间的X线衰减系数划为2000个单位，被检体的吸收系数与水的吸收系数作比值，得出CT值。 CT值(x 水) / 水k水的值为1，CT值为0HU; 空气值（0.0013）近似于0，CT值为1000HU; 骨皮质值（1.9）近似于2，CT值为1000HU。10/1/202241CTWater

12、 水Mamma 乳腺Air 空气Bone 骨Spleen脾Fat脂肪Pancreas 胰腺Lung肺Kidneys肾Adrenal Gland 肾上腺Blood血Heart心脏Liver肝脏Intestine 肠Tumor瘤Bladder膀胱300060400-100-200-900-1000相关组织的CT值(HU)10/1/202242CT（五）多重窗口显示窗口技术：运用合适的窗宽窗位，来显示图像的技术。窗宽(WW):指显示图像的CT值的范围。主要影响图像的对比度。窄窗显示的CT值范围小，图像层次少，对比度强；宽窗显示的CT值幅度大，图像层次丰富，对比度差。窗位(WL):指窗宽上下限内CT值

13、的中心位置，也叫窗中心。主要影响图象的亮度。低呈白色，高呈黑色。10/1/202243CTCT值+1000-10000窗宽 窗位灰阶显示CT 窗口技术10/1/202244CT常用窗口参数10/1/202245CT由于设备或病人造成的人体中并不存在的影像。 图像伪影 运动扫描系统误差 部分容积效应线束硬化 金属误操作（六）图像伪影10/1/202246CT运动伪影金属伪影10/1/202247CT部分容积效应5 mm 扫描系统误差10/1/202248CTCT图像与X线片比较CT图像没有严重的散射线影像。CT图像没有影像重叠。CT图像出现伪影的机会较大。CT图像的空间分辨率较X线片低。影像CT

14、图像质量的因素复杂。10/1/202249CT第五节 CT检查技术10/1/202250CT（一）X线剂量不同部位选择不同的剂量选择剂量原则：在保证图像质量的前提下，尽可能减少病人接受的X线剂量。参数：毫安量（mA） 扫描时间（s） 10/1/202251CT（二）层厚与层距根据病变部位的大小选择层厚： 较大病变用大的层厚可节省扫描时间。 小病变薄层加扫可看清病变细节。根据受检部位的大小选择层厚： 垂体、内耳、眼眶、椎间盘、肾上腺等选择25mm薄层。头颅、胸腹部、盆腔等用10mm。一般扫描层距等于层厚，称等间距扫描，对于较大范围扫描可以适当加大层距，如新生儿扫描采用5mm7mm，尽量减少扫描层

15、数。 10/1/202252CT（三）扫描视野扫描时按观察部位大小选用的视野（FOV）。分为扫描野（SFOV）和显示野（DFOV）。扫描前选择扫描野（SFOV）：较大部位或病灶用大扫描野,小病灶用小扫描野。扫描完成后，可以通过改变显示野（DFOV）来改变图像清晰度，突出病变细微结构。10/1/202253CT（四）检查方法平扫增强扫描造影扫描特殊扫描10/1/202254CT平扫不用造影剂的扫描方法，最常用。包括：定位扫描 轴位扫描 连续扫描 螺旋扫描 灌注成像10/1/202255CT增强扫描运用对比剂增加组织X线吸收效率，从而提高CT图像对比度的扫描方法。碘剂：泛影葡胺、碘海醇、优维显 6

16、0100ml，静推、滴注或团注10/1/202256CT造影扫描向组织器官内注入对比剂后进行扫描的方法。一般用于脑室和蛛网膜下腔的造影。也可用于CT血管成像（CTA）。10/1/202257CT动态扫描在常规增强扫描时，设置感兴趣区域，观察不同时间内同一层面病灶CT值的变化的扫描方式。要求：注药短，选层准，扫描快，多周期用途：垂体动态增强 肿瘤的动态增强10/1/202258CT灌注成像静脉注射对比剂后，对选定层面进行快速、连续扫描，然后测量图的密度变化，并用彩色在图像上表示，得出灌注图像。意义：功能成像。10/1/202259CT第六节 CT图像的分析与诊断10/1/202260CT（一）了

17、解扫描参数10/1/202261CT10/1/202262CT（二）全面观察图像观察每幅图像的每一个细节。在不同窗口观察重要结构：如肺窗观测肺组织，纵隔窗观察纵隔结构，头窗观察脑组织，骨窗观察骨骼。根据连续横断面图像勾画出器官的立体结构。10/1/202263CT（三）确定正常解剖了解器官的大小、形态和周围关系。确定正常结构内的特殊表现。对一些正常变异能够甄别。10/1/202264CT（四）找出异常表现高密度病变：钙化，出血等。等密度病变：肿块及其他病变。低密度病变：水肿，积液，囊肿等。10/1/202265CT（五）分析病变特点平扫：分析病变的位置、数目、大小、形状、边缘、内部结构及周围情

18、况。必要时测CT值。增强：有无强化强化程度：轻度、明显强化形式：均匀强化、不均匀强化 周边强化、延迟强化临近器官浸润：受压 、移位、破坏10/1/202266CT（六）客观做出诊断根据病变特点，结合临床给出肯定、否定或疑似诊断。提出进一步检查的方向。对临床做出适当的建议。10/1/202267CT第七节 CT诊断的临床应用10/1/202268CT（一）颅脑颅脑外伤：颅骨骨折、颅内血肿、脑挫裂伤、 蛛网膜下腔出血。脑肿瘤：胶质瘤、脑膜瘤、垂体瘤、转移瘤。脑血管病：脑出血、脑梗塞、脑血管畸形。感染性疾病：脑炎、脑脓肿、脑结核、寄生虫感染。先天性改变：脑裂畸形、灰质异位。10/1/202269CT

19、颅骨凹陷性骨折10/1/202270CT硬膜外血肿10/1/202271CT硬膜下血肿10/1/202272CT脑挫裂伤10/1/202273CT脑梗塞10/1/202274CT脑出血10/1/202275CT蛛网膜下腔出血10/1/202276CT脑囊虫病10/1/202277CT脑膜瘤10/1/202278CT转移瘤10/1/202279CT（二）五官颈部眼眶病变：眼眶内占位病变、眼眶异物 鼻窦炎症、囊肿及肿瘤。耳部病变：中耳乳突炎症、胆脂瘤、发育异常。喉癌、鼻咽癌。颈部肿块及淋巴结病变。眼、耳、鼻外伤。10/1/202280CT眼眶海绵状血管瘤10/1/202281CT眼眶异物10/1/

20、202282CT鼻窦肿瘤10/1/202283CT慢性中耳乳突炎10/1/202284CT喉癌10/1/202285CT弥漫性甲状腺肿10/1/202286CT淋巴结转移10/1/202287CT（三）胸部肺内病变：肺炎、肺结核、肺肿瘤。纵隔疾病：纵隔肿瘤、淋巴结病变。胸膜疾病：胸膜增厚、胸膜钙化、胸腔积液。支气管改变：支气管阻塞、狭窄、异物。胸部外伤：肋骨骨折、气胸。10/1/202288CT肺结核10/1/202289CT肺脓肿10/1/202290CT大叶性肺炎10/1/202291CT中央型肺癌10/1/202292CT周围型肺癌10/1/202293CT胸腺瘤10/1/202294CT胸腔积液10/1/202295CT（四）心脏大血管心脏病变：心脏肿瘤、心脏增大、瓣膜钙化。血管病变：动脉瘤、主动脉夹层、动脉钙化。心包病变：心包积液、心包钙化。10/1/202296CT心脏增大10/1/202297CT动脉瘤10/1/202298CT主动脉夹层10/1/202299CT动脉壁钙化10/1/2022100CT心包积液10/1/2022101CT（五）腹部肝、胆、胰、脾、肾的占位病变。肝、胆、胰、脾、肾的感染性病变。胆系结石、泌尿系结石。腹膜后占位性病变。胃肠道占位性病变。腹部实质脏器损伤。10/1/2022102CT肝癌10/1/2022103CT肝转移瘤10/1/