CT检查及进展研究生讲课.ppt

CT检查及进展 山西医科大学一院放射科乔英 一 CT的发明与发展二 CT成像三 CT设备四 CT图像后处理及新技术五 CT检查方法及新技术 一 CT的发明与发展 X RayDiscovery X raywasdiscoveredbyaGermanscientistRoentgen100yearsago Thismadepeopleforthefirsttimebeabletoviewtheanatomystructureofhumanbodywithoutoperation Butit ssuperimposedAndwecouldn tviewsofttissue X线计算机体层摄影CT ComputedTomography 1969年设计成功1972年公诸于世1979年获Nobel奖 英国工程师G N Hounsfield DepartmentofRadiology CT的发明 MynameisGodfreyHounsfieldIworkfortheCentralResearchLabs ofEMI LtdinEnglandIdevelopedthethefirstclinicallyusefulCTscannerin1971 HistoryofComputedTomography Early1970s 1963 AlanCormackdevelopedamathematicalmethodofreconstructingimagesfromx rayprojections 1972年CT正式应用于临床1974年全身CT应用于临床1978年国内开始引进CT1983年电子束CT EBCT 研制成功1989年螺旋CT应用于临床1993年双排CT研制成功1998年多层螺旋CT应用于临床2000年采集8层的螺旋CT问世2002年采集16层的螺旋CT问世2002年采集64层的螺旋CT问世 CT发展简史 DepartmentofRadiology MSCT helicalCT DepartmentofRadiology SpiralCT MSCT DepartmentofRadiology CT的发展 自20世纪70年代CT机问世以来 根据其发展的时序和构造性能 大致可分成五代 而发展到螺旋扫描方式的CT机则一般不再称为几代 CT的发展 第一代 单探器平移 旋转 1 扫描时间 2 3分钟第二代 多探测器 30 平移 旋转 3 10 扫描时间 18 20秒第三代 多探测器 300 平移 旋转扫描时间 5秒第四代 多探测器 700 旋转 固定扫描时间 2 4秒 DepartmentofRadiology CT的发展 第一至第五代 ImatronC300 EBCT 第五代 单排CT 8排CT 4排CT 16排螺旋CT 64层螺旋CT 二 CT成像 一 CT成像的原理 X线穿透人体不同组织后产生不同吸收值通过探测器获取组织不同吸收值的信息通过电子计算机进行图像重建 DepartmentofRadiology 基本原理 HowdoesCTWork CT成像的原理的三要素 ConceptofX rayAttenuation AnX raybeampassingthroughthebodyisattenuated losesitsenergy by AbsorptionScattering IncidentX ray Transmittedray SCATTEREDX RAYS BODYTISSUE Absorptionbythetissueisproportionaltothedensity Lessdensetissue Moredensetissue MOREATTENUATION LESSATTENUATION 要素一 X线的衰减及其衰减系数 X线穿过均质物质后的强度改变 Iout Iin e l 要素一 X线的衰减及其衰减系数 X线通过人体组织后产生强度的减弱 称为衰减衰减的大小可用衰减系数来表示衰减系数也称为吸收系数CT成像利用了X线的衰减特性 不同的组织有不同的衰减系数 m X线经过某一组织后之衰减系数 w X线经过水后的衰减系数采用HounsefieldUnit单位 Hu 以水为标准 0 空气为 1000Hu 骨为 1000Hu 共2000等级CT值的使用可量化说明密度高低的程度 CT值 吸收系数的相对值 人体组织的CT值 DepartmentofRadiology 慢性胰腺炎假性囊肿CT值4HU 脑出血CT值80HU DepartmentofRadiology 要素二 数据采集 根据Radon氏理论 任何物体可从它的投影的无限集合来重建图像X线从不同方向对选定层面的人体进行扫描X线穿透人体后被探测器接收 获得X线的衰减信号 X raygoesthroughcollimatorthereforepenetrateonlyanaxiallayeroftheobject called slice HowdoesCTWork 准直仪层厚 PatientisplacedinthecenterofthemeasurementfieldX rayispassedthroughthepatient sslicefrommanydirectionalonga360 pathThetransmittedbeamsarecapturedbythedetectorswhichdigitizesthesesignalsThesedigitizedsignalscalledrawdataaresenttoacomputerwhichcreatetheCTimage HowdoesCTWork Theobjectsliceisdividedintosmallvolumeelementscalledvoxels Eachvoxelisassignedavaluewhichisdependentontheaverageamountofattenuation 要素三 CT图像的重建 体素的建立及相对应的衰减值 要素三 CT图像的重建 根据体素的衰减值进行数字矩阵的建立 每一体素的X线衰减系数 可以通过线性方程组计算得到 并放置于相应的位置 产生数字矩阵 数字矩阵 代表不同衰减程度的数字 按与体素相对应的位置 形成横行 纵列的排列形式 要素三 CT图像的重建 像素的形成及图像的显示 以数字排列的矩阵 每个数字是相应体素的吸收值 CT值 经过数 模转换器成为一定大小灰度的小方块 即像素 按矩阵顺序排列后即形成图像 体素 矩阵和像素 体素 将选定层面分成若干个体积相同的小方体数字矩阵 体素衰减系数的二维方式排列的陈列像素 与体素相对应的由黑到白不等灰度的小方块 Theattenuationvaluesaretransferredtothecomputerwheretheyarecoded usedtocreateasliceimage HowisCTImagegenerated 以X线束从多方向沿着被检查部位 人体 某一选定断层层面进行照射 测定透过的X线量 数字化后经过计算机得出该层层面组织各个单位容积的吸收系数 并形成数字矩阵 变成模拟信号后用黑白不同的灰度显示出来 CT的成像的过程 DepartmentofRadiology 一 CT成像的原理 CT的成像的过程 X线束 对人体某部一定厚度层面进行扫描 由探测器接收透过该层面的X线 可见光 由光电转换器转换为电信号 经模拟 数字转换器 输入计算机处理 二 CT图像 CT图像是由一定数目由黑到白不同灰度的像素按矩阵排列构成的灰阶图像像素 Pixel 越小 越多 图像越清晰 大小如0 1 0 1mm 数目如512 512 组织的密度 与黑白程度相对应 与CT值相一致可以进行窗技术操作 DepartmentofRadiology CT图像的相关概念 窗位与窗宽 正常人眼灰阶度分辨率为16个灰阶窗宽是全部灰阶度等级显示的CT值范围 其中心值即为窗位窗口技术即是调节窗宽窗位 从而更清晰地显示所观察的组织 DepartmentofRadiology CT图像的相关概念 窗位与窗宽 通过调节窗宽 可以改变每一灰阶内的CT值范围 每一灰阶内的CT值范围 窗宽 16 2000 16 125 从而决定某种程度的密度差别是否被显示通过调节窗位 可以改变显示范围的中心点在全部灰阶上的位置 从而改变整体显示背景及组织的黑白度 以便更清楚地显示要观察的主要组织 DepartmentofRadiology 窗宽 窗位调节 肺窗 纵隔窗 骨窗 肺窗 脑窗 腹窗 CT图像的相关概念 部分容积效应 若一体素内含有两种或两种以上不同密度的物质 那么该体素的CT值将是几种组织的平均CT值 而不能准确反应每一种组织的CT值 称为部分容积效应 CT图像的相关概念 周围间隙现象 peripheralspacephenomenon 同一层面内含相邻的两种不同密度组织的交界面 那么该层面内的CT值是两种密度的平均值 同时交界处这两种组织变得模糊不清 称为周围间隙现象 实质上也是一种部分容积效应 CT图像的相关概念 分辨率 密度分辨率 分辨两种最小密度差别的能力 常以百分数 表示 影响因素有层面厚度 X线剂量 固有噪声等有关 CT图像的相关概念 分辨率 空间分辨率 X Y轴 分辨两个物体间最小距离的能力 或对物体空间大小的鉴别能力 影响因素有CT成像的数学模式 象素大小 探测器接收孔径大小及重建算法等 常以线对数 毫米 LP mm 表示 CT图像的相关概念 分辨率 纵向分辨率 Z轴 扫描床移动方向或人体长轴方向的图像分辨率 表示CT机多平面和三维成像的能力 反映人体长轴方向的图像质量 CT图像的相关概念 时间辨率 temporalresolution 影像设备单位时间内采集图像的帧数 性能参数之一与数据采集时间 重建时间 连续成像的能力有关在CT中表示了设备的动态扫描能力例如 多层螺旋CT心脏成像时 CT图像的相关概念 伪影 由设备或患者造成的 不属于被扫描物体的影像 形状各异 可影响诊断的准确性 CT图像的相关概念 伪影 实际工作中 伪影常出现于 患者扫描时移动相邻密度相差悬殊CT装置本身 三 CT设备 三 CT设备 基本组成 DepartmentofRadiology 扫描系统 X线球管 探测器与信号转换系统计算机系统 中央处理装置与主要贮存装置图像显示装置 显示器 激光照相机 CT设备核心部件 探测器计算机球管 探测器 detector 数据采集系统的核心部分记录穿透人体的射线量两种类型 固态 如闪烁晶体 碘化钠等 气体 如高压氙应用光电效应及电离产生的电信号 经模 数转换器使之数字化 再经计算机处理形成图像数字矩阵源 三 CT设备 普通CT 单层螺旋CT 多层螺旋CT 扫描方式 间断往复式 连续螺旋式硬件设备 探测器排数球管容量旋转速度计算机性能数据属性 层面数据 容积数据 普通或常规CT特点 采用电缆供电扫描方式采取停 进原则一次采集一层数据 产生一幅横断面图像 螺旋CT SpiralCT 从扫描方式 数据采集 图象处理等方面进行了革新 采用滑环技术 X线球管连续旋转曝光检查床同步前进 扫描轨迹呈螺旋形探测器获得容积数据计算机升级与工作站应用 后处理功能强大 Slip ringTechnology Poweristransmittedthroughparallelsetsofconductiveringsinsteadofelectricalcables ContinuousGantryRotation PrerequisiteforSpiralCT NonSlip ringScanner Slip ringScanner 螺旋CT 螺旋CT扫描方式 管球连续旋转和曝光连续式容积数据采集检查床连续匀速向前运动 容积数据和层面图像 WhatisSpiralScan just4 C Continuouslyrotatingtube detectorsystemContinuouslygeneratingX rayContinuouslytablefeedContinuouslydataacquisition 扫描时间短一次屏气状态完成数据采集在造影剂浓度达到峰值时成像容积数据任意间隔重建多平面观察三维后处理成为可能 CTA 仿真内镜 螺旋CT的优势 MSCT的主要特点 多排探测器锥形X线束多条数据采集通道一次扫描 获得多层图像 Onekindofspiralscanner Multipledetectorarray What sMCCT MCCTalsocalled MultisliceCT MSCT MultidetectorCT MDCT MultisectionCT MSCT equalwidth 4channelscnner16detectorrows 多排探测器 unequalwidth 多排探测器 多层螺旋CT扫描方式 一次扫描 多层图像 11 多层螺旋CT扫描方式 一次扫描 覆盖较大范围 各相同性 各相同性 非各相同性 What sabouttheMCCTscanner Eachgantryrotation Multislicesregisted 4 8 16 64 Whatistheresult FasterlessgantryrotationtimeMoremoreslicesduring1secondLongerlongeranatomicregionLesscontrastmedium MSCT的影像优势 提高Z轴及时间分辨率 检查时间缩短增加患者的流通量使运动器官的扫描容易完成对比增强检查时 各期峰值内完成检查获得连续薄层图像 避免小病灶的漏查影像重建及CT灌注成像 目前CT扫描的速度可达0 3 0 5S section最薄的层厚已在0 5mm以下图像的重建速度可达0 5S或以下覆盖整个胸腹部的扫描仅需10余秒 多层CT优势 数据补充 DepartmentofRadiology Med ReviewNo 66 四 CT未来发展趋势 四 CT图像后处理及新技术 四 CT图像后处理及新技术 二维图像显示 多平面重建 MultiplePlaneRendering MPR 曲面重建 CurvePlaneRendering CVR 三维重建技术 指应用计算机软件 将螺旋CT连续横断扫描所获得的容积数据信息进行后处理 重建出直观的立体图形 四 CT图像后处理及新技术 三维重建技术 容积重现法 volumerendering VR 最大 小密度投影法 maximumintensityprojection MIP minimumintensityprojection MinP 表面遮盖显示法 surfaceshadeddisply SSD 仿真内窥镜 virtualendoscopy VE CT血管造影 CTangiography CTA 透明技术等 RaySum MPR 多层面重建 各向同性 SinglePlaneImagingwithMultiplanarResults 2Dreconstructionbasedonaserialofaxialimagesalongacertainaxis Sagittal Coronal Obliquerecon ofAorta MultisliceCT MPR DepartmentofRadiology MultisliceCT DepartmentofRadiology 曲面重建图像 CPR 最大密度投影 MIP 脊柱外伤VR VolumeRenderingTechnique Transparentimage Transparent colorimage SolidImage 颅脑血管成像 VR 脑A VM 脑血管成像 CTAngiography Spine3Dimage AVM Max IntensityProjection SurfaceShadedDisplay 3D FemoralArteriesCTAngiogram 主动脉假性动脉瘤 SSD VR 肾动脉狭窄 DSA MSCT MIP 最小密度投影 MinIP 虚拟内窥镜 虚拟内窥镜 虚拟内窥镜 虚拟内窥镜 CTVE Normalbronchi 正常支气管 DepartmentofRadiology 胃癌MSCTCTVE DepartmentofRadiology 正常结肠RaySum法重建 正常结肠CTVE DepartmentofRadiology 乙状结肠癌 DepartmentofRadiology 五 CT检查方法及新技术 五 CT检查方法及新技术 关于对比剂常用检查方法及新技术平扫增强扫描动态扫描高分辨率扫描灌注成像 概念要点 人工引入 增加密度对比使用方法 直接导入 静脉注射种类 直接导入 阳性对比剂 阴性对比剂 水静脉注射 碘造影剂 离子型 非离子型 作用 增加密度对比 显示病变 显示病变特