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CT中的基本知识 江苏省省级机关医院放射科周林赟 1 CT技术中的基本知识 2 CT的产生与发展 CT computedtomography 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RadonJ 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CormackA M 探索出了用X线投影数据重建图像的数学方法 3 CT的产生与发展 1971年9月 英国工程师HounsfieldG 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HounsfieldG N 与CormackA M 一起获得诺贝尔医学奖 4 CT的产生与发展 1974年 美国GeorgeTown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 5 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 6 7 8 9 10 11 12 13 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 14 15 16 17 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 18 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 19 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 20 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 21 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 22 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 23 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 24 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 25 基本概念 CT值 是测量CT图像密度值的统一计量单位 HU Hounsfieldunit 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 26 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 27 常见术语 1 CT值标度 demarcationofCTvalue 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 28 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1mm 1mm 则体素为10mm 1mm 1mm 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 29 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2562 3202 5122 6402 10242等 30 常见术语 5 双窗技术 doublewindowtechnique 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 31 常见术语 6 窗宽和窗位 windowwidthandwindowlevel 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 32 常见术语 7 探测器孔径 detectoraperture 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 33 常见术语 9 反投影 inverseprojection 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 34 常见术语 10 扇形角 sectorangle 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 35 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 rawdataanddisplaydata 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 36 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 37 扫描方式 普通扫描增强扫描造影扫描特殊扫描 38 特殊扫描 1 薄层扫描薄层扫描 thinslicescan 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 overlapscan 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 39 特殊扫描 3 延迟扫描延迟扫描 delayedscan 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 objectscan 又称靶扫描 targetCTscan 或放大扫描 enlargescan 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 40 特殊扫描 5 动态扫描动态扫描 dynamicscan 是指静脉团注 bolusinjection 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 highresolutionCTscan 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 41 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 0 1 5mm 图像重建必须采用高空间分辨率算法 即骨算法 矩阵为512 512 采用高电流 200 220mA 和高电压 12 130kV 降低图像噪声 扫描时间应尽量短 一般为1 2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 42 特殊扫描 7 定位扫描定位扫描 scoutscan 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 magnifyingscan 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 43 特殊扫描 9 CT灌注成像CT灌注成像 CTperfusionimage 是结合高速注射 4 12ml 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 44 特殊扫描 10 螺旋CT血管造影螺旋CT血管造影 spiralCTangiography 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 45 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 46 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