CT成像技术及其进展.ppt

北京放射技术学会 BEIJINGSOCIETYOFRADIOGRAPHERSANDRADIOLOGICALTECHNOLOGISTS CT成像技术及其进展 technicaladvanceandapplicationinCT X线 CT的应用原理 辐射源成像的基本原理 光源信息载体 成像介质信息受体 物体信息源 X线 CT的应用原理 X线 CT的应用原理 CT的成像利用了X射线 及其所具有的特性 穿透作用X线穿过物质后的强度变化 荧光作用某些发光物质 如钨酸钙 电离作用使核外电子脱离原子轨道 感光作用同可见光 使感光胶片上的溴化银颗粒沉淀 生物作用生物组织细胞 特别是增值性强的细胞 经照射后可产生抑制 损伤甚至坏死 其它着色 干涉 衍射 热作用等 穿透作用 X射线管 原发射线 透过人体后X射线 探测器 CT图像 某一强度的原发射线 透过不同厚度 不同密度 不同原子序数的人体后 形成一幅衰减图像 X线 CT的应用原理 普通X线摄影 辐射源成像的原理 普通X线摄影的缺点 1 二维 影像重叠 垂直方向没有空间分辨率2 密度分辨率低 原因是记录介质的动态范围不够大 3 只能区分物质的质量变化 无法区分总体质量相同数量有所不同的变化 4 射线的利用率较低 常速屏片的X线吸收效率25 5 散射线比值较高 照射野大 散射线多 用滤线器后散射线仍可达50 以上 辐射源成像的原理 X线方向没有分辨率物体质和量的差别 X线无法区别 辐射源成像的原理 CT的成像原理 常规体层摄影的不足 1 观察层面外的结构只是模糊 并未真正去除 2 照射野较大 大量的散射线影响照片的质量 与X线平片摄影共同的缺点是 1 密度分辨率较差 2 作为成像介质胶片 只能区分5 10 的X线强度差 3 照片一经记录成像 对比度和灰度无法调节 体层摄影的原理 辐射源成像的原理 CT的成像原理 CT断层扫描从X射线球管发出的是一束较窄的 侧面观 扇形射线束 正面观 扫描时射线束围绕病人旋转 并由探测器接受信息 探测器 1 10mm CT的成像原理 CT的成像利用了X线的基本特性 CT扫描数据采集采样采样是指由CT成像系统发出的 一束具有一定形状的射线束透过人体后 产生足以形成图像的信号被探测器接收 同时 所产生的扫描数据与最终形成图像的空间分辨率 伪影密切相关 CT的成像原理 经典的采样过程如图所示 目前常见的两种方法是逐层采集和容积采集 CT的成像原理 CT的成像原理 CT的成像原理 CT的成像原理 80 80矩阵 512 512矩阵 数据采集 散射校正 射线束硬化校正 截段校正 三维图像重建 环性校正 未校准 5次校正后 1次校正后 对原始数据进行分析的迭代运算法则 原始分析 散射 空间权重函数 滤波核 散射分析 散射校正 CT的成像原理 X射线 球管 固有滤过楔形滤过 前准直器 被检物体 后准直器 探测器 测量 记录衰减射线 并将衰减信号转换为电信号 数据采集系统DAS放大电路信号放大模数转换器模数转换信号传送器信号传送 计算机图像重建 数模转换器数模转换 显示器图像显示 激光相机照相 计算机硬盘存储 成像链路径 非螺旋CT扫描 非螺旋CT扫描方式的缺陷 电缆的存在 延长了整个扫描周期的时间由于呼吸 屏气 使每次扫描的呼吸幅度不一致由于呼吸的 由此常规非螺旋扫描存在下述不足之处 由于电缆的存在 减缓了下一次扫描的启动速度 呼吸 屏气幅度不一致 导致病灶的遗漏 由于呼吸的原因 使MPR和3D的图像质量下降 由于每次扫描的停顿 整个扫描周期较长 病灶 扫描线 常规CT扫描由于病人的呼吸运动 微小 的病灶可因呼吸运动而被遗漏 螺旋CT扫描 非螺旋CT扫描 螺旋CT扫描 螺旋CT扫描是病人屏住呼吸 球管围绕病人360 连续旋转 检查床单向匀速运动 同时X线曝光 螺旋CT扫描方式 螺旋CT扫描 螺旋CT扫描的基本要求 1 基于滑环技术的扫描架连续旋转运动 2 检查床单向连续移动 3 球管的负荷要求提高 4 球管的冷却性能要求提高 5 采用螺旋扫描加权图像重建算法 6 大容量的内存和快速的计算机图像处理性能 螺旋CT扫描方式的一些新概念 1 层厚的概念与非螺旋CT不同 2 螺旋扫描焦点运行轨迹不形成一个平面 是一个容积区段 3 由于扫描时检查床的移动 有效扫描层厚增宽 4 由于螺旋状扫描运行轨迹 导致扫描投影数据不一致 5 不一致的投影数据 按常规方法重建易产生条状伪影 螺旋CT扫描 螺旋CT扫描 非螺旋与螺旋CT扫描 螺旋CT的成像方法 螺旋扫描是在运动中成像 覆盖360度的扫描数据用常规方式重建会出现运动伪影 为消除运动伪影 必须从螺旋扫描数据中合成平面数据 该方法被称为内插法 单层螺旋CT图像重建 螺旋CT的成像方法 螺旋CT扫描的基本概念 单层螺旋CT扫描的螺距 定义 扫描旋转架旋转一周检查床运行的距离与射线束宽度的比值 螺距 P S mm R W mm 螺旋CT扫描的基本概念 重建间隔 reconstructionincrement interval spacing 螺旋CT扫描数据中 被重建的相邻两层横断面之间长轴方向的距离 螺旋CT扫描的基本概念 螺旋CT扫描的基本概念 层厚敏感曲线 slicesensitivityprofile SSP 沿长轴方向通过机架中心测量的点分布函数的长轴中心曲线 SSP增宽 半值宽度 FWHM 增加 螺旋扫描实际层厚增加 螺旋CT扫描的基本概念 螺旋CT扫描的基本概念 螺旋CT扫描的基本概念 空间分辨率和横向分辨率 螺旋CT扫描的基本概念 空间分辨率是在高对比度情况下 CT 100HU 区分相邻最小物体的能力 是测试图像质量 清晰度 的量化指标 表达方式 毫米单位 mm 每厘米线对 LP cm 螺旋CT扫描的基本概念 X Y 螺旋CT扫描的基本概念 4层CT0 6 0 6 1 0mmEBCT0 7 0 7 3 0mmMRI冠脉1 25 1 25 1 5mm64层CT0 3 0 3 0 4mmDSA0 2 0 2mm 不同成像设备的空间分辨率 螺旋CT扫描的基本概念 多层螺旋CT 多层螺旋CT 双螺旋CT仅相对于单螺旋CT而言 单螺旋CT每次旋转只得到一个单位的扫描层 而双螺旋CT 每次旋转可获得两个单位的扫描层 数据的获得量增加一倍 扫描速度因此提高一倍 多层螺旋CT 双层螺旋CT 4层螺旋CT 4层螺旋扫描 一次旋转可获四层数据 扫描速度更快 一次旋转四层数据 4层螺旋CT 多层螺旋CT 探测器的数量和排列目前全世界能生产多层螺旋CT机的公司有四家 分别是Toshiba GE Siemens Philips Picker 根据排列方式不同 探测器可分为两类对称等宽 GE 对称不等宽型 Siemens Philips 多层螺旋CT 探测器的数量GE912 16Siemens Philips672 8Toshiba896 34 探测器的排列东芝公司 Toshiba 34排0 5mm 4排 1 0mm 30排 多层螺旋CT 0 5mm 41 0mm 30 东芝公司 Toshiba 层厚选择4 0 5 4 1 4 2 4 4 4 8mm 多层螺旋CT GE公司16排1 25mm 16排 层厚选择4 1 25 4 2 5 4 3 75 4 5 2 7 5 2 10mm 多层螺旋CT Siemens和Philips公司8排1 5mm 8排 层厚选择2 0 5 4 1 4 2 5 4 5 2 8 2 10mm 1 0mm 2 1 5mm 2 2 5mm 2 5 0mm 2 4层螺旋CT 多层螺旋CT 探测器的排列组合和层厚 以GE为例 后准直器 数据通道DAS 0 625mm 2 1 25mm 4 多层螺旋CT 2 5mm 4 3 75mm 4 数据通道DAS 多层螺旋CT 5mm 4 10mm 2 数据通道DAS 多层螺旋CT的图像重建 单层螺旋CT扫描线性内插 四层螺旋CT扫描优化采样扫描Z轴滤过长轴内插法扇形束重建四层螺旋扫描的图像重建 基本还是采用了线性内插的方法 然后再进行图像重建 4层螺旋CT的图像重建 4 多 层螺旋CT的螺距 准直器 探测器 4 多 层螺旋CT的螺距 准直宽度 床速 4 多 层螺旋CT的螺距 4层螺旋CT的螺距设置GE 探测器螺距 3和6 HQ和HS模式 东芝和飞利浦 探测器螺距 2 5 3 3 5 4 5 5 5 5 6 7 不能用4 西门子可使用任何螺距 单 4层螺旋CT成像质量比较 16层螺旋CT Siemens16层探测器 GE16层探测器 16层螺旋CT GE公司24排0 625mm 16排1 25mm 8排探测器阵列宽度 20mm探测器总数 21120个 16层螺旋CT Siemens公司24排0 75mm 16排1 5mm 8排探测器阵列宽度 24mm探测器总数 16128个 16层螺旋CT 电子束控金属球管 16层螺旋CT 普通球管 Stratontube 16层螺旋CT 5 0MHU min 1 7MHU min 1 6MHU min 1 4MHU min 120 x135mm Image ofGEHealthcare Image ofPhilipsMedicalSystems 64层螺旋CT 4x1 2mm 4x1 2mm 32x0 6mm 28 8mmz coverage 西门子64层CT GE64层CT 64层螺旋CT 4x1 2mm 4x1 2mm 32x0 6mm GELightSpeedVCT64 0 625mm40mm0 35s32 1 25mm PhilipsBrilliance6464 0 625mm40mm0 40s32 1 25mm SiemensSensation6464 0 6mm28 8mm0 37s24 1 2mm选件0 33s ToshibaAquilian6464 0 5mm32mm0 40s 生产厂商采集通道数最大Z轴覆盖宽度每周旋转时间 世界四大厂商64层CT探测器和旋转时间比较 64层螺旋CT 40mm 28 8mm GE Sie