GE公司LightSpeed应用培训.ppt

08/07/98,1,Vicki Hanson 改编,LightSpeed 应用培训,Diode,FET Switching Array,08/07/98,2,目 的,比较 LightSpeed 和 CT/I的扫描几何学(scan geometry) 介绍 LightSpeed 镶嵌式探测器 介绍轴位扫描和螺旋扫描时可采用的多层面结构(multislice configuration) 解释、说明在每种结构(each configuration)中，信号如何收集 解释、说明层厚的选择如何受探测器结构的影响 ，同时 确认对 于每种结构(each configuration)可采用的选择范围 解释、说明多层探测器(multislice detector)如何减少部分容积效应 进一步阐明多层和单层中，进床速度( table speed)和螺距( pitch) 的定义,08/07/98,3,目 的,解释、说明为什么在螺旋扫描时使用3:1和6:1的螺距 比较高图象质量(HiQ) 和快速(HiS) 两种螺旋扫描方式 解释、说明隔行扫描( interleaving, pitch 3:1)如何降低螺旋伪影 使用图表说明螺旋扫描的层面结构（helical slice profile) 确认能够降低mAs的因素 解释、说明自动毫安算法如何调节mAs 解释、说明焦点移跟踪（ focal spot tracking）如何影响射线剂量 解释、说明锥体束伪影（ coned beam artifact）的产生原因 比较多层螺旋(Helios) 和 CT/i分散作用的影响( scatter effects ) 比较 CT/I和 Helios 的扫描参数(protocols) 总结其临床的优势,08/07/98,4,系统优势(Highlights),6.3兆球管 低噪声数据采集系统 简化的扫描几何学(reduced scan geometry)减少mAs 20% 荣获专利的稀土陶瓷镶嵌式探测器(ceramic mosaic detector) 常规薄层成像减轻部分容积效应 经后处理可减少层厚减轻部分容积效应 隔行扫描（interleaved helical）方式减少螺旋扫描伪影 隔行螺旋扫描(interleaved helical )成像可降低高达33%的mAs 隔行螺旋扫描成像减少球管冷却时间 多层CT轴位扫描比单层CT以螺距为“1”时螺旋扫描速度快,08/07/98,5,扫描几何学（Scan Geometry）,扫 描 孔 径: CT/i 70 cm, Helios 70cm 焦点距扫描中心距离: CT/i 63 cm, Helios 54 cm 焦点距 探测器 距离 : CT/i 110 , Helios 95 cm 最大扫描野( SFOV) : CT/i 48 cm, Helios 50 cm,降低20%mAs,CTi 焦点,探测器,QXi 焦点,探测器,08/07/98,6,镶嵌式探测器（Mosaic Detector）,氙气探测器,1978,HiLight 稀土陶瓷探测器,1988,HiLight 探测器距阵,1998,08/07/98,7,镶嵌式探测器,Z轴方向16个探测器单元 - 1.25 mm/单元 (Z轴)16 个单元 (纵向) x 912 个单元 (横向) = 14592 单元，信号由4个通道/2个弯曲的连接器（flex connector)传输,二极管,FET Switching Array,08/07/98,8,探测器结构 4 x 1.25mm,球管的焦点,准直器,二极管,FET Switching Array,球管每旋转一周4个探测器收 集4个信号，每1个探测器收集1个信号,最薄层厚：1.25 mm,08/07/98,9,探测器结构 4 x 2.5 mm,二极管,FET Switching Array,球管旋转一周，8个探测器收集4个信号，每2个探测器收集1个信号,由于两个 1.25 mm探测器收集一个信号，所以2.5mm为最薄层,08/07/98,10,探测器结构 4 x 3.75mm,Diode,FET Switching Array,球管旋转1周，12个探测器收集4个信号，每3个探测器收集1个信号,由于3个1.25mm的探测器收集 1个信号，所以3.75 mm为最薄层,08/07/98,11,探测器结构 4 x 5.0 mm,FET Switching Array,球管旋转一周，16个探测器搜集4个信号，每4个探测器搜集1个信号,由于4个1.25mm探测器搜集1个信号，所以5mm为最薄 层,08/07/98,12,gantry 旋转一周，一个通道(channel)收集4个信号(signal) 每个信号可以由一个探测器收集，也可以由2个、3个、4个探测器收集 一旦由多个探测器收集的信号被整合入一个通道，则不能再分开 每个信号/通道中，探测器组合的数目影响薄层的厚度 Gantry旋转一周可产生1，2，4层图象 层厚可以进行回顾性的改变 数据采集时的探测器结构将影响后处理的选择 (retrospective choice) 多层CT轴位扫描比单层CT螺旋扫描（螺距：1）快,各种探测器结构的信号收集,08/07/98,17,轴位扫描界面(Axial Interface),层厚 (mm),1.25,2.5,3.75,5,7.5,10.0,Gantry旋转一周可获得的图象数目,1,2,4,选择层厚和图象数目/周 系统根据扫描前所选择的探测器结构显示扫描后可选择的重建图象的数目 计算轴位扫描（axial mode)时探测器结构： 1层 = 层厚/4 2层 = 层厚/2 4层 = 层厚,08/07/98,18,轴位扫描的界面,例如: 如果选择5mm层厚和4层/周，则后重建层厚可为5mm和10mm,层厚 (mm),1.25,2.5,3.75,5,7.5,10.0,图象数目/周,1,2,4,08/07/98,19,轴位扫描界面,例如: 如果选择5mm层厚，图象数目/周从层改为层，则系统显示可选择后重建的层厚为：1.25, 2.5 和5mm,层厚 (mm),1.25,2.5,3.75,5,7.5,10.0,图象数目/周,1,2,4,08/07/98,20,有关轴位扫描和探测器结构的说明 Axial Annotation and Detector Configuration,1.25mm/4层 = 4 x 1.25 2.5mm/2层 = 4 x 1.25 5mm/1层 = 4 x 1.25 2.5mm/4层 = 4 x 2.5 5mm/2层 = 4 x 2.5 10mm/1层= 4 x 2.5 3.75mm/4层 = 4 x 3.75 7.5mm/2层 = 4 x 3.75 5mm/4层= 4 x 5 10mm/2层 = 4 x 5,08/07/98,21,螺旋扫描结构 Helical Configurations,一次螺旋扫描，由4排探测器搜集的4层隔行的(interleaved) 或4层有间隔的(interspaced)螺旋扫描形成 一组容积数据 新的螺旋重建算法使用全部四排探测器所搜集的数据用以形成一层图象 - 隔行扫描方式(interlaced mode)中，较多的探测器可搜集更多 的数据 隔行扫描方式可降低mAs，同时由于较少的数据内插计算，该扫描方式可降低螺旋伪影 层厚受到探测器结构和重建算法的影响 层厚可经后处理（retrospectively）修改 螺距的新定义-床速/每组探测器宽度(detector config) 两种床速、螺距可选：HiQ和HiS,08/07/98,22,单排螺距的定义 Single Slice Pitch Definition,0,360,180,IQ,螺距,1,2,单层探测器 层厚取决于准直器宽度 螺距为床速（mm/周）除以准直器宽度 使用加权算法(weighting algorithm）进 行数据内插计算 内插计算可对螺旋伪影产生影响 螺距增加，图象质量（IQ）下降,床速 准直器宽度,08/07/98,23,多层CT螺距的定义 Multislice Pitch Definition,多层探测器 层厚取决于探测器结构和螺旋扫描重建的加权算法（weighting） 螺距为床速/周（mm）除以探测器 结构的宽度（mm） 多层探测器可搜集更多的数据 隔行扫描方式（Interlace mode)可 降低mAs和减少螺旋伪影 3:1 和 6:1 两种螺距,180,0,0,360,180,2:1 Pitch,3:1 Pitch,螺距,1 2 3 4 5 6,床速 每组探测器宽度（mm）,08/07/98,24,单层螺旋扫描螺距定义的意义 Effect of Single Slice Pitch Definition,360,180,0,Gantry旋转1周, 进床5mm 从扫描开始到结束，扫描层面中的组织厚度为5mm,5 mm,2.5 mm,5 mm, 1:1 螺距,08/07/98,25,单层螺旋CT螺距定义的意义 Effect of Single Slice Pitch Definition,360,180,0,床速：15mm/周 Gantry旋转120扫描平面中组织厚度为5mm,7.5 mm,15 mm,5 mm, 3:1 螺距,08/07/98,26,多层螺旋CT螺距定义的意义 Effect of Multi-slice Pitch Definition,360,180,0,进床速度15mm/周（rotation） 扫描开始时在探测器阵列（detector array）范围内的组织、结构，在扫描一周 结束时仍在探测器阵列范围内,5 mm HQ 3:1 pitch,7.5 mm,15 mm,08/07/98,27,多层CT螺距（床速/探测器准直器）的意义 Effect of Multi-slice Pitch Table/Detector,360,180,0,进床速度30mm/周（rotation） 扫描开始时位于探测器阵列（detector array）范围内的组织，于gantry旋转至210度时，移出探测器阵列范围,5 mm 螺距 6:1 （HS）,15 mm,30 mm,08/07/98,28,单层CT螺旋扫描的重建 Single Slice Helical Recon,观察角度 View Angle,单层螺旋CT,A1,C1,B1,A2,C2,B2,Z,(0 -180),(180 -360),(360-540),180,0,重建的层面,08/07/98,29,多层CT螺旋扫描的重建 Multi-Slice Helical Recon,多层螺旋CT,A1,C1,B1,A2,C2,B2,观察角度 View Angle,Z,180,0,1st row 2nd row 3rd row,(360 -540),08/07/98,30,首选的螺距 Preferred Pitches,0,360,180,IQ,螺距,1,2,180,0,0,360,180,2:1 Pitch,3:1 Pitch,1 2 3 4 5 6,进床速度 探测器结构,螺距,IQ,08/07/98,31,首选的床速 Preferred Table Speeds,可应用扫描层厚的1/2进行图象后重建,层厚 1.25, 2.5 mm 2.5, 3.75, 5.0 mm 3.75*, 5.0, 7.5 mm 5.0, 7.5, 10.0 mm,HQ (3:1) 3.75 mm 7.5 mm 11.25 mm 15 mm,HS (6:1) 7.5 mm 15 mm 22.5 mm 30 mm,螺旋扫描比常规扫描快1.53.0倍，同样的图象质量还可降低50%mAs。,扫描速度比常规扫描快26倍，但图象质量有所下降,进床速度（mm/R）,22.5 mm/rot床速时，不能应用3.75mm层厚,探测器 结构 4 x 1.25 mm 4 x 2.5 mm 4 x 3.75 mm 4 x 5 mm,08/07/98,32,高质量的隔行扫描方式 HQ Interlaced Mode,床速是探测器准直器宽度的3倍，即螺距=3 4 x 1.25 mm =床速：3.75 mm /周 3 x 1.25 = 3.75 4 x 2.5 mm =床速：7.5 mm /周 3 x 2.5 = 7.5 4 x 3.75 mm =床速：11.25 mm /周3 x 3.75 = 11.25 4 x 5 mm =床速：15 mm /周 3 x 5 = 15 螺旋扫描为隔行扫描 数据的采集较单层螺旋扫描快1.53.0倍，在获得同样图象质量的同时，降低50%的mAs,08/07/98,33,快速间隔扫描方式 HS Interspaced Mode,进床速度是探测器结构的6倍或螺距为6：1 4 x 1.25 mm =床速：7.5 mm /周（rotation）6 x 1.25 = 7.5 4 x 2.5 mm =床速：15 mm/周（rotation） 6 x 2.5 = 15 4 x 3.75 mm =床速2：2.5 mm/周（rotation） 6 x 3.75 = 22.5 4 x 5 mm =床速：30 mm/周（rotation） 6 x 5 = 30 有间隔的螺旋扫描方式（interspaced） 数据采集速度是单层螺旋CT的26倍，但图象质量有所下降 数据的采集比HQ方式快2倍，但螺旋伪影也较多 同样的空间分辨率，HS扫描方式的密度分辨率和噪声较低,08/07/98,34,螺旋扫描的结构 （helical Configuration) 4 x 1.25 mm,Diode,FET Switching Array,4层螺旋数据由个.25mm的探测器搜集，每排探测器产生一层 HQ 方式床速：3.75 mm周（ rotation） HS 方式床速：7.5 mm 周 可用1.25 或 2.5 mm层厚重建,08/07/98,35,螺旋扫描结构 （helical Configuration) 4 x 2.5 mm,Diode,FET Switching Array,层螺旋数据由排1.25mm的探测器收集，每排探测器产生一层图象 HQ方式床速；7.5 mm周 HS 方式床速：15 mm周 可用2.5, 3.75和 5 mm层厚重建,08/07/98,36,螺旋扫描结构 （helical Configuration) 4 x 3.75 mm,层螺旋数据由个1.25mm的探测器搜集，每排探测器搜集层的数据 HQ方式床速：11.25 mm周 HS 方式床速：22.5 mm周 重建层厚可为5 mm 或 7.5 mm HQ方式，重建层厚仅为3.75 mm,Diode,FET Switching Array,08/07/98,37,Adapted from S. Ackelsberg by Vicki Hanson,螺旋扫描结构 （helical Configuration) 4 x 5mm,Diode,FET Switching Array,层螺旋数据由排探测器搜集，每排搜集层 HQ 方式床速：15 mm周 HS方式 床速：30 mm 周 5 mm, 7.5 mm, 10 mm的重建层厚,08/07/98,38,螺旋扫描界面 Helical Interface,选择层厚、扫描方式、床速 系统将显示基于事先探测器结构基础上的后重建层厚的选择 在 HQ 扫描方式中，床速为探测器结构宽度的倍 在HS 扫描方式中，床速为探测器结构宽度的倍,层厚（）,1.25,2.5,3.75,5.0,7.5,床速(mm/rot),3.75,7.5,11.25,15.0,22.5,30.0,扫描方式,HS,10.0,HQ,08/07/98,39,螺旋扫描界面,例如 如果在方式中选择了层厚和11.25m可选床速，系统则显示后重建层厚可为：3.75, 5和7.5mm,层厚 (mm),1.25,2.5,3.75,5.0,7.5,床速(mm/rot),3.75,7.5,11.25,15.0,22.5,30.0,扫描方式,HS,10.0,HQ,08/07/98,40,螺旋扫描界面,例如： 如果，床速从11.25mm改为15mm, 那么，则系统显示后重建的层厚为： 5mm, 7.5mm,层厚 (mm),1.25,2.5,3.75,5.0,7.5,床速Speed (mm/rot),3.75,7.5,11.25,15.0,22.5,30.0,扫描方式,HiSpeed,10.0,HiQ,08/07/98,41,螺旋扫描界面,例如： 如选择扫描方式，那么床速从15mm提高到30mm周，但是后重建的层厚仍为5、7.5和10mm,层厚 (mm),1.25,2.5,3.75,5.0,7.5,床速 (mm/rot),3.75,7.5,11.25,15.0,22.5,30.0,扫描方式,HS,10.0,HQ,08/07/98,42,螺旋扫描界面,例如： 如果床速从30mm改为15mm，则系统将更新后重建层厚为2.5, 3.75和5mm,层厚 (mm),1.25,2.5,3.75,5.0,7.5,床速 (mm/rot),3.75,7.5,11.25,15.0,22.5,30.0,扫描方式,HS,10.0,HQ,08/07/98,43,Adapted from S. Ackelsberg by Vicki Hanson,螺旋扫描结构 helical slice profile,HQ Mode,HS Mode,08/07/98,44,mAs方面的一些指导、说明 Guidelines on mAs,HiSpeed 轴扫 1.0,HiSpeed 螺旋 1.3,LightSpeed 轴扫 0.80,LightSpeed 螺旋,较短的扫描几何学可降低的mAs 隔行螺旋扫描可降低高达33%的mAs 与HAS相比，Lisp所用的mAs仅为前者的50%80%,较短的扫描 几何学可降 低20%mAs,50% decrease,20% decrease,30% increase,33% decrease,HQ 0.66,HS 1.0,08/07/98,45,自 动 毫 安 秒 Automatic mAs,扫描方式改变 时，系统可调节开始时的mAs（starting mAs） 系统不能选择正确的起始mAs（System does not select correct starting mAs） mAs的调节是较为保守的（Adjustment is conservative）,降低 33%,增加 33%,降低12%,HQ 方式,HS 方式,轴位扫描（Axial Mode）,08/07/98,46,焦点移动的影响 Effect of Focal Spot Shift 单层CT,焦点移动由热效应和下垂效应（sag effect）引起 下垂效应是由旋转力和球管旋转所造成的移动引起,08/07/98,47,焦点移动的影响 Effect of Focal Spot Shift 单层CT,对单层CT的探测器来说，层厚由静止的X-线准直器决定 当出现焦点移动时，由于探测器的尺寸，同时由于其在Z轴方向不可再细分（the detector is not subdivided into Z cells），所以静止的准直器足以使X线束随时聚焦于探测器。,08/07/98,48,焦点移动的影响 Effect of Focal Spot Shift 单层CT,确实存在焦点在Z轴方向的移动,08/07/98,49,焦点移动的影响 Effect of Focal Spot Shift 多层CT,对于多层CT探测器来说，层厚取决于X线穿过扫描部位后（post-patient）的探测器准直器，而不是X线准直器,08/07/98,50,焦点移动的影响 Effect of Focal Spot Shift 多层CT,如果没有焦点追踪（focal spot tracking），那么，静止的准直器则需随时地轻度增宽以使X线可聚焦于有效的探测器单元,08/07/98,51,焦点移动的影响 Effect of Focal Spot Shift 多层CT,确有焦点在Z轴方向移动 与单层CT相比，X线照射剂量增加,08/07/98,52,焦点移动的影响 带有焦点跟踪的多层CT Multi-Slice with Tracking,应用焦点跟踪（focal spot tracking） ，活动的准直器可保持X线束聚焦于有效的探测器单元上，而无须增宽X线束,08/07/98,53,焦点移动的影响 带有焦点跟踪的多层CT Multi-Slice with Tracking,确有焦点在Z轴方向的移动 与单层螺旋CT相比照射剂量无增加,08/07/98,54,散射（Scatter）,Patient,Patient,Vs,Vs,As = Full Detector,As = Detector Cell,Vs =扫描目标体的容积 As = 接收射线的探测器的面积 S = 总的射线（total Scatter)=Vs x As,单层CT,多层 CT,单层 CT Vs 小 As 大,多层 CT Vs 大 As 小,单层和多层，总的射线量大致相同,08/07/98,55,锥体束伪影 Coned-beam Artifact,球管焦点,准直器,Diode,FET Switching Array,出现锥体束效应（Coned-beam effects）是由于探测器单元（cell）不能与射线的中心排列于一条直线上,远离射线中心的探测器单元受到更多的阴影效应effect-shading的影响,08/07/98,56,优 点（benefits）,CT/I 焦点,QX/i 焦点,Detector,Detector,110 cm,95 cm,较短的扫描几何学=降低20% mAs,4层图象/周 =更高的效率,探测器 1-slice,探测器 4-slice,CT/i 焦点,Helios 焦点,=更低的球管负荷,=更多的检查数量,更低mAs 更短的扫描时间,08/07/98,57,优 点,常规使用薄层扫描-降低容积效应影响 经后处理改变层厚无须重新扫描-改善了图象分析功能 无或很少的球管冷却时间 球管寿命更长 工作量更大 更长的螺旋扫描范围 动脉期即可完成整个器官的扫描 可对组织、器官进行多期的分析 外伤检查不到30s可扫描1000mm的范围,Helios, 0.8s i-Speed?Mode 235 mm 5 mm 28.1 8 240 255 mm 5 mm 28.1 9 300 17 4,725 1.39 (1.02),胸部 范围 层厚 床速 (mm/s) 扫描时间 (s) mA 腹部/盆腔 范围 层厚 床速 (mm/s) 扫描时间 (s) mA 扫描时间总和 (s) 球管负荷 (mAs) 相对剂量,HiSpeed Advantage w/Smartbeam 235 mm 5 mm 7.5 (1.5:1 pitch) 31 240 255 mm 5 mm 7.5 (1.5:1 pitch) 34 300 65 17,720 1.00,HiSpeed CT/i w/P630, 0.8 s 235 mm 5 mm 9.4 (1.5:1 pitch) 25 260 255 mm 5 mm 9.4 (1.5:1 pitch) 27 330 52 15,410 1.35,Helios, 1.0s i-Q?Mode 235 mm 5 mm 15.0 16 120 255 mm 5 mm 15 17 150 33 4,470 1.48 (1.13),98 Slices 33 Seconds 2x Speed 1/4 Tube Load,98 Slices 17 Seconds 4x Speed 1/4 Tube Load,08/07/98,59,肺栓塞 Pulmonary Embolism,扫描范围 层 厚 床速 (mm/s) 扫描时间 (s) mA 球管负荷 (mAs),HiSpeed Advantage w/Smartbeam 120 mm 3 mm 4.5 (1.5:1) 27 220 5,867,HiSpeed CT/i w/P630 0.8 s 120 mm 3 mm 5.6 (1.5:1) 21 240 5,120,Helios 1.0 s HQ?Mode 120 mm 2.5 mm 7.5 16 130 2,080,Helios 0.8s HS?Mode 120 (180) mm 2.5 mm 18.75 6 (10) 200 1,280 (1,920),Helios 0.8s HS?Mode 120 (180) 1.25 mm 9.38 13 (19) 220 75% SNR 2,816 (4,224),2x Speed 1/2 Thickness 96 (144) Slices 1/2 Tube Load 13 Seconds,4x Speed 48 (72) Slices 1/4 Tube Load 6 Seconds,更薄的层厚、更大的扫描范围,08/07/98,60,肝脏双期扫描,动脉 扫描范围 扫描层厚 有效层厚 床速 (mm/s) 扫描时间 (s) mA 门静脉 扫描范围 层厚 有效层厚 床速 (mm/s) 扫描 时间 (s) mA 总时间 (s) 球管负荷 (mAs),HiSpeed Advantage w/ SmartBeam 200 mm 7 mm 7.9 mm 11.2 (1.6:1 pitch) 18 200 200 mm 7 mm 7.3 mm 9.1 (1.3:1 pitch) 22 200 40 7,967,HiSpeed CT/i w/ P630, 0.8 s 200 mm 7 mm 7.9 mm 14.0 (1.6:1 pitch) 14 220 200 mm 7 mm 7.3 mm 11.4 (1.3:1 pitch) 18 220 32 7,040,Helios 0.8 s 揌i-Q?Mode 200 mm 5 mm 5.2 mm 18.8 11 180 200 mm 5 mm 5.2 mm 18.8 11 180 22 3,840,Helios 0.8 s 揌i-S? Mode 200 mm 7.5 mm 7.5 mm 37.5 5 180 200 mm 7.5 mm 7.5 mm 37.5 5 180 10 1,920,Thinner Slices 22 Seconds 80 slices 2X Speed 1/2 Tube Load,10 Seconds 54 slices 4X Speed 1/4 Tube Load,08/07/98,61,颞骨（Temporal Bone）,扫描范围 层 厚 有效层厚 床速 (mm/s) Gantry 旋转周数 最小ISD时间 总计时间 (s) mA/mAs/图象 球管负荷 (mAs),HiSpeed Advantage 3 s scan, Axial 40 mm 1 mm 1.25 mm NA 40 4 276 200 / 600 24,000,HiSpeed CT/i w/ P630 3 s scan, Axial 40 mm 1 mm 1.25 mm NA 40 3 237 180 / 540 21,600,Helios 3 s scan, Axial 40 mm 1.25 mm 1.25 mm NA 8 1 3