能谱CT原理与临床.ppt

能谱CT成像原理及临床应用初步探索，封装建立，多能源/间距CT :利用物质在不同x射线能量产生的不同吸收，提供比常规CT更多的图像信息的CT。 所谓能谱CT，能谱CT图像不仅能得到物质密度及其分布图像，还能得到不同keV水平的单能图像。 另外，也可以根据得到的光谱曲线，计算出该病变和组织的有效原子序号。 由此可见，与普通单参数CT图像相比，能谱CT图像具有多参数。 定量分析的新成像模型具有更多有用的信息。 更多信息表明： (1)X射线可以客观反映物质衰减的x射线能量；(2)任何物质都有特征衰减曲线；(2)X射线通过物质后产生的光电效应；康普顿效应和电子对效应决定了物质衰减曲线；(3)物质衰减曲线呈线性关系物理基础、原理：假设物质对x射线的吸收是另外两种物质(基质对)对x射线的组合。 一般的基质对是水和碘，也可以是其他两种物质。 CT(x，y，z，E)=D(water)*(water，E) D(iodine)*(iodine，e )，物质分离，数学模型： n=aX bYm=cX dY80keV和140keV从得到的2个数据中得到x，y的值。 得知了x、y的值后，可以得到特定kV条件下的n、m的值。 将、探测接收信号变换为数据空间数据，将数据空间中的单位像素以某种基本物质对进行分类运算，在不同的kV条件下对x射线的单位像素中的衰减数据进行数模变换而得到单位像素CT值，形成图像，流、宝石光谱CT球管瞬时特别是实现高低双能(80kV和140kV )，球管几乎同时向产生两种能量的x射线收集高效探针在前后(瞬间)由两种能量x射线产生的数据(具有良好的一致性)，从而将数据空间的吸收投影数据转换为物质密度投影数据宝石CT多光谱图像通过一次光谱扫描(80kV和140kV的高低峰值电压瞬间切换)得到扫描部位的通常的混合能量CT图像(kVp )、单能量CT图像(40keV140keV的101个)和物质分离的密度图像，得到新的基质密度图像CT(x，y，z，E)=D(water)*(water，E) D(iodine)*(iodine，e ).探针：采用新材料(红宝石)的探针对x射线的反应非常快，即将x射线转换为可见光的速度是普通探针材料的100倍，日落效应(空中球管：单球管瞬时(0.5ms时间能量分辨率)实现高低双能(80kV和140kV )的切换，与宝石探测器配合，能谱CT可应用于临床。 独特的能谱成像技术可以进行真正的单能图像和能谱分析。 宝石光谱CT的特点，作为放射科工作人员，我们在CT检查中最关心的是什么？ 我们想在获得令人满意的画质的同时，尽量减少放射线量。 能谱CT的瞬时双能量收集与通常的CT扫描相比，得到相同画质时放射线量会倍增吗？ 画质、辐射剂量、方法：对照组采用120kV常规CT扫描。 第二组以频谱采集扫描模式(80kV，140kV瞬时切换)扫描，两组扫描其他参数的完整值，频谱图像使用65kV的单能图像用于图像质量评价。 东京女子医科大学对宝石CT光谱图像与普通CT剂量和图像质量的比较研究结果表明，该基础实验在相同毫安秒扫描条件下光谱图像的图像质量与普通CT的120kV图像质量相同，但剂量仅为普通CT扫描的76.1%。 另外，研究：对于能谱图像的放射线量，一个是80kV和l40kV瞬时高速切换的物理条件下的能谱图像扫描，具有研究难以实现自动毫安功能的价值。其二，设定任何毫安，获得良好的画质，控制剂量。 根据检查部位不同，有患者体格不同的最佳扫描参数。 方法： 1、累积经验2，采用常规CT扫描自动毫安功能进行估算。 (1)在频谱扫描模式下，如果使用140kV的电压，则球管容易过热，为了保护球管，频谱扫描不适于不停止、长时间、宽范围、小间距扫描的进行。 (2)能谱重建时间稍长。 由于能谱的扫描信息量大，约是正常扫描信息量的5倍，因此能谱信息的观察和后处理所需的时间很长。 (3)能谱扫描信息量大和工作站硬盘空间有限，数据存储具有及时选择性。 能谱CT有这么多优点，有什么缺点呢？1 .单能图像：能谱图像取得40140keV不同x射线能量的单能图像，可根据临床诊断需求选择最佳的单能图像。 2 .光谱曲线：可以得到组织的光谱曲线，有利于判断病变的性质、同源性及差异。 3 .物质的分离和定量：利用不同物质衰减x射线的区别，通过配对基质的方法进行物质的分离，利用分离的基质进行物质的定量分析，使分离的基质明确显示。 能谱CT的临床应用，4 .有效原子序号：精确分析无机物的重要方法，能谱图像可直接反映感兴趣区域内无机物的有效原子序号，定性感兴趣区域内的物质。 如矽肺患者吸入的二氧化硅、尿路结石患者体内的钙酸盐结石。 图1甲状腺右叶乳头状癌。 图1A扫描碘基图，测定结节内ICnod=0.05mg/ml。 图1B增强后动脉期碘基图，检测结节内Icnod=3.63mg/ml的图2甲状腺左叶结节性甲状腺瘤。 图2A扫描碘基图，测定结节的实性部分ICnod=0.4mg/ml。 图2B增强后动脉期碘基图，检测结节的实性部分ICnod=2.44mg/ml。 甲状腺内碘以甲状腺球蛋白形式贮存于甲状腺滤泡中，正常的甲状腺滤泡结构完整，以CT高密度表现。 不同类型的甲状腺病变使其内滤泡数量不同程度地减少，甲状腺内碘含量也相应地减少。 图1的典型等级选择图2120keV； 图3混合能量140kVp图470keV，选择能谱CT最佳单能图时，x射线硬化伪影减少，包括金属伪影、致密的骨缘硬化伪影、高密度对比度剂硬化伪影等。 图a为定位像混合谱的常规CT图像.图c为选择性单能图像，金属硬化伪影明显消除，可清楚地显示金属钉、胫骨骨质及周围软组织。 图1、2混合能量通常的CT图3、4选择性单能图像。 将、不同成分的肾结石(磷酸钙结石、鸟粪石、草酸钙结石、胱氨酸结石、尿素结石)放入新鲜的猪肾，用能谱扫描，可以观察到不同成分的结石光谱曲线。 另外，图2a是70keV图像。 图2b为50