医学CT影像设备与应用ppt课件

1、单击此处编辑母版标题样式2021-10-3015.1 5.2 5.3 5.4 5.5第第5 5章章 医学医学CTCT影像设备与运用影像设备与运用单击此处编辑母版标题样式2021-10-3025.1 5.2 5.3 5.4 5.5单击此处编辑母版标题样式2021-10-3035.1 5.2 5.3 5.4 5.5科马克科马克 单击此处编辑母版标题样式2021-10-3045.1 5.2 5.3 5.4 5.5双能双能CT扫描仪扫描仪 单击此处编辑母版标题样式2021-10-3055.1 5.2 5.3 5.4 5.5 利用高度准直利用高度准直X X线束环绕人体某一部位线束环绕人体某一部位, ,并

2、以一并以一定层厚的层面进展断层扫描定层厚的层面进展断层扫描, ,部分部分X X线光子被组织器线光子被组织器官吸收官吸收,X,X线强度因此衰减线强度因此衰减, ,未被吸收的未被吸收的X X线光子穿透线光子穿透人体后人体后, ,由探测器接纳由探测器接纳, ,将其转变为可见光后将其转变为可见光后, ,经放大经放大由光电转换器转变为电信号由光电转换器转变为电信号, ,再经模拟再经模拟/ /数字转换器数字转换器转为数字信号转为数字信号, ,输入计算机进展运算处置输入计算机进展运算处置. .1 1CTCT成像的根本原理成像的根本原理单击此处编辑母版标题样式2021-10-3065.1 5.2 5.3 5.

3、4 5.5图象构成过程图象构成过程: : CT CT每扫描一次，即可得到一个方程，经过假设干每扫描一次，即可得到一个方程，经过假设干次扫描，即得到一联立方程。经过计算机运算傅立次扫描，即得到一联立方程。经过计算机运算傅立叶转换、反投影法等可以解出这一联立方程，从而叶转换、反投影法等可以解出这一联立方程，从而求出每个体素的求出每个体素的X X线吸收系数或衰减系数，将其陈列线吸收系数或衰减系数，将其陈列成数字矩阵成数字矩阵digital matrixdigital matrix，数字矩阵经过数字，数字矩阵经过数字/ /模拟转换器模拟转换器D/AD/A把数字矩阵中的每个数字转变为把数字矩阵中的每个数

4、字转变为由黑到白不同灰度的小方块，即像素由黑到白不同灰度的小方块，即像素pixelpixel，也，也按矩阵陈列，即构成了按矩阵陈列，即构成了CTCT图像。图像。1 1CTCT成像的根本原理成像的根本原理单击此处编辑母版标题样式2021-10-3075.1 5.2 5.3 5.4 5.5高压发生器高压发生器X线球管线球管人体模型人体模型探测器群探测器群操作控制台操作控制台多幅激光照相机多幅激光照相机电子计算机电子计算机模数转换器模数转换器内外存储器内外存储器CRT显示器显示器 CT影像设备的根本构造与任务原理流程影像设备的根本构造与任务原理流程 单击此处编辑母版标题样式2021-10-3085.

5、1 5.2 5.3 5.4 5.5CTCT机主要分以下三部分：即机主要分以下三部分：即 扫描系统扫描系统X X线管、探测器和扫描架线管、探测器和扫描架; ; 计算机系统数据储存、运算等计算机系统数据储存、运算等; ; 图像显示和存储、照相系统。图像显示和存储、照相系统。 2 2CTCT影像设备的组成与功能影像设备的组成与功能单击此处编辑母版标题样式2021-10-3095.1 5.2 5.3 5.4 5.5 扫描系统扫描系统X X线管、探测器和扫描机架线管、探测器和扫描机架: : 扫描机架扫描机架gantry内安装有内安装有X线系统、图像采线系统、图像采集、集、X线过滤器、系统准直器等，其中线

6、过滤器、系统准直器等，其中X线球管和数线球管和数据采集系统据采集系统data acquisition system，DAS最为重最为重要。扫描机架的孔径与倾斜范围也是两项重要的运用要。扫描机架的孔径与倾斜范围也是两项重要的运用目的，目前多数扫描机架的孔径为目的，目前多数扫描机架的孔径为70cm，倾斜角度，倾斜角度通常为通常为1230。 CT扫描系统的扫描机架与扫描床扫描系统的扫描机架与扫描床 扫描机架内部构造扫描机架内部构造单击此处编辑母版标题样式2021-10-30105.1 5.2 5.3 5.4 5.5 扫描系统扫描系统X X线管、探测器和扫描架线管、探测器和扫描架: : X线球管是线球

7、管是CT影像设备的心脏部分，由阴极、阳影像设备的心脏部分，由阴极、阳极和真空玻璃或金属管组成，其类型可分为固定阳极极和真空玻璃或金属管组成，其类型可分为固定阳极和旋转阳极两种。和旋转阳极两种。固定阳极固定阳极X线球管主要运用于单束和多束形的扫描机线球管主要运用于单束和多束形的扫描机中，其焦点是矩形的，主要用于第中，其焦点是矩形的，主要用于第1、2代代CT机中；机中；旋转阳极旋转阳极X线球管主要用在扇束旋转扫描机中，故在线球管主要用在扇束旋转扫描机中，故在第第3、4代代CT机中多采用此种机中多采用此种X线球管；线球管；单击此处编辑母版标题样式2021-10-30115.1 5.2 5.3 5.4

8、 5.5 目前，目前，CT多采用多采用2个焦点交个焦点交替任务，大大延伸了替任务，大大延伸了X线球管的线球管的寿命，其曝光次数由原来的寿命，其曝光次数由原来的2万万次到达次到达2550万次以上。万次以上。 2003年末年末Siemens公司推出公司推出所谓的零兆阳极热容量的概念，所谓的零兆阳极热容量的概念，代表球管为代表球管为Straton电子束控金电子束控金属球管，是以属球管，是以0.37秒速度进展机秒速度进展机架旋转的球管架旋转的球管,可以实现亚毫米可以实现亚毫米满负荷扫描。满负荷扫描。Straton电子束控金属球管外形电子束控金属球管外形 单击此处编辑母版标题样式2021-10-3012

9、5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 CT的数据采集系统的数据采集系统DAS作用是丈量作用是丈量X射线束，并射线束，并将这些数据编码成二进制数据，送往计算机进展运算。将这些数据编码成二进制数据，送往计算机进展运算。 探测器探测器detector是是DAS系统中重要的部件，其主要系统中重要的部件，其主要功能有：接受透过病人检查部位的功能有：接受透过病人检查部位的X射线；将接纳到射线；将接纳到的的X线转换成模拟方式的电子信号；将模拟信号放大；线转换成模拟方式的电子信号；将模拟信号放大；将模拟信号转换成数字信号经过将模拟信号转换成数字信号经过A/D转换器。转换器。单击此处编辑母版标题样式2021-

10、10-30135.1 5.2 5.3 5.4 5.5 计算机系统计算机系统: : CT CT和和MRIMRI等临床大型医疗设备均运用的是小型计算等临床大型医疗设备均运用的是小型计算机。机。CTCT的计算机系统包括主计算机和阵列计算机两部的计算机系统包括主计算机和阵列计算机两部分。主计算机控制分。主计算机控制CTCT整个系统的正常任务。其主要的整个系统的正常任务。其主要的功能有：功能有：扫描监控，并将扫描监控，并将CTCT扫描得到的数据进展存储；扫描得到的数据进展存储；CTCT值的校正；值的校正；图像的重建控制与图像后处置；图像的重建控制与图像后处置；CTCT机本身缺点的诊断与分析。机本身缺点的

11、诊断与分析。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30145.1 5.2 5.3 5.4 5.5 计算机系统计算机系统: :阵列处置器阵列处置器Array Array Processor,APProcessor,AP：本：本身不能独立任务，它身不能独立任务，它与主计算机相连，在与主计算机相连，在其控制下进展高速的其控制下进展高速的数据运算以完成数据运算以完成CTCT扫扫描的庞大数据量的处描的庞大数据量的处置与运算。置与运算。Philips 16排排MSCT影像设备的影像设备的AP柜柜 CPU 3.06GHzHard Disk 146GB单击此处编辑母版标题样式2021-10-30155.1

12、5.2 5.3 5.4 5.5图像显示与存储：图像显示与存储：CTCT图像的显示：由操作台上的图像的显示：由操作台上的CRTCRT屏显示，目前多层屏显示，目前多层螺旋螺旋CTCT多配有高性能的任务站多配有高性能的任务站workstationworkstation，也，也可以在任务站的显示屏上显示。可以在任务站的显示屏上显示。CTCT图像的记录系统：系统硬盘、外部存储器等构成。图像的记录系统：系统硬盘、外部存储器等构成。CTCT图像的外部存储器包括磁带、合式磁带、光盘、磁图像的外部存储器包括磁带、合式磁带、光盘、磁光盘、软盘以及各种照相机等。光盘、软盘以及各种照相机等。单击此处编辑母版标题样式2

13、021-10-30165.1 5.2 5.3 5.4 5.5CT影像设备可运用于许多领域，如：影像设备可运用于许多领域，如：运用在工业上可以进展无损检测；运用在工业上可以进展无损检测；运用在农业上可以丈量树木的年轮、虫蛀或含水情况；运用在农业上可以丈量树木的年轮、虫蛀或含水情况；运用在地球物理方面可以进展地球资源的勘探、地震的预运用在地球物理方面可以进展地球资源的勘探、地震的预测以及地质构造确实定等。测以及地质构造确实定等。在医学上，目前的在医学上，目前的CT影像设备几乎可以运用于人体各个影像设备几乎可以运用于人体各个部位的检查，在临床疾病的诊断和治疗中发扬越来越重要部位的检查，在临床疾病的诊

14、断和治疗中发扬越来越重要的作用。的作用。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30175.1 5.2 5.3 5.4 5.5CT值：是值：是CT图像中各种组织与图像中各种组织与X线吸收系数线吸收系数值相值相当的对应值，它是从人体组织器官的当的对应值，它是从人体组织器官的值换算出来的。值换算出来的。CT值值=(-w) /wa ，其中，其中和和w分别为受检物和水的分别为受检物和水的吸收系数骨皮质吸收系数为吸收系数骨皮质吸收系数为2.0，空气吸收系数为，空气吸收系数为0，水的吸收系数为水的吸收系数为1.0，a为分度因数。为分度因数。普通将人体组织普通将人体组织CT值划分为值划分为2000个单位个单

15、位HU，最上，最上界为骨界为骨+1000HU，最下界为空气，最下界为空气-1000Hu，水的理想，水的理想CT值为值为0。CT值不是绝对不变的数值，与值不是绝对不变的数值，与X线管电压、线管电压、CT设备、扫描层厚等要素有关。设备、扫描层厚等要素有关。CT值有助于大致判别值有助于大致判别组织类型，从而有助于提示疾病的诊断。组织类型，从而有助于提示疾病的诊断。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30185.1 5.2 5.3 5.4 5.51X线球管的热容量与散热率线球管的热容量与散热率 热容量的单位热容量的单位MHU，X线球管的热容量越大，表示可线球管的热容量越大，表示可接受的任务电流越大

16、，延续任务的时间也越长；接受的任务电流越大，延续任务的时间也越长； 散热率的单位是散热率的单位是kHU，散热率越高，阐明，散热率越高，阐明X线球管的线球管的性能越好。性能越好。如：如：TOSHIBA公司的公司的Aquilion 16排排MSCT的的X线球管热容线球管热容量到达量到达7.5MHU，散热率到达，散热率到达6KHU/min；而；而GE公司的公司的64排排LightSpeed VCT的的X线球管热容量到达线球管热容量到达8.0MHU,散热率散热率超越超越2100KHU/min。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30195.1 5.2 5.3 5.4 5.52探测器的数量探测器的数

17、量 探测器是位于探测器是位于X线球管和计算机系统之间重要的数据线球管和计算机系统之间重要的数据检测部件。普通来说，探测器的数量越多，采集到的扫描检测部件。普通来说，探测器的数量越多，采集到的扫描数据就越多，可提高数据就越多，可提高X射线的利用率，相应的缩短扫描时射线的利用率，相应的缩短扫描时间和提高图像的质量。间和提高图像的质量。 比如比如GE公司公司LightSpeed 16排排MSCT的探测器系统共的探测器系统共有有24排矩阵式探测器组合，每排有排矩阵式探测器组合，每排有912个稀土陶瓷探测器，个稀土陶瓷探测器，共有共有21，888个探测器。个探测器。单击此处编辑母版标题样式2021-10

18、-30205.1 5.2 5.3 5.4 5.53扫描时间、重建时间和周期时间扫描时间、重建时间和周期时间 CT扫描时间是指扫描时间是指X线球管以一定的层厚围绕人体旋转扫线球管以一定的层厚围绕人体旋转扫描一周描一周360所需求的时间。扫描时间取决于所需求的时间。扫描时间取决于X线球管旋线球管旋转的速度与才干，以往的转的速度与才干，以往的CT扫描时间为扫描时间为1s、2s、3s或更长，或更长，如今已实现了亚秒扫描。如今已实现了亚秒扫描。如如GE公司公司LightSpeed Plus 16排排CT的扫描时间为的扫描时间为0.5s； Philips公司的公司的Brilliance 16排排CT最短扫

19、描时间可达最短扫描时间可达0.42s； 扫描时间的缩短可以减少病人的检查时间，提高单位时扫描时间的缩短可以减少病人的检查时间，提高单位时间内病人的检查量，还能减少不配合病人的运动伪影等。间内病人的检查量，还能减少不配合病人的运动伪影等。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30215.1 5.2 5.3 5.4 5.53扫描时间、重建时间和周期时间扫描时间、重建时间和周期时间重建时间是指计算机的阵列处置器将重建时间是指计算机的阵列处置器将CT扫描的原始数据扫描的原始数据重建成图像所需求的时间。目前，由于计算机功能的异常重建成图像所需求的时间。目前，由于计算机功能的异常强大强大,CT图像的重建

20、速度有了大幅度提升，如先进的图像的重建速度有了大幅度提升，如先进的16排排MSCT可以在可以在1秒重建出秒重建出12幅幅512512的图像。的图像。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30225.1 5.2 5.3 5.4 5.53扫描时间、重建时间和周期时间扫描时间、重建时间和周期时间周期时间是指从周期时间是指从CT扫描开场、图像的重建、直到图像的显扫描开场、图像的重建、直到图像的显示这一全过程所需求的时间，普通来说，周期时间是扫描时示这一全过程所需求的时间，普通来说，周期时间是扫描时间与重建时间的总和。间与重建时间的总和。最大延续扫描时间是指螺旋最大延续扫描时间是指螺旋CT扫描时的扫描

21、时的X线球管延续、不延线球管延续、不延续曝光时间的长短。该时间的长短不仅与续曝光时间的长短。该时间的长短不仅与X线球管的热容量线球管的热容量和散热率要素有关，还与和散热率要素有关，还与DAS数据采集的速度、计算机的处数据采集的速度、计算机的处置才干等要素有关。目前的多层螺旋置才干等要素有关。目前的多层螺旋CT最大的延续扫描时最大的延续扫描时间可以超越间可以超越100秒。秒。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30235.1 5.2 5.3 5.4 5.54CT扫描方式扫描方式5计算机硬磁盘容量计算机硬磁盘容量6矩阵矩阵 矩阵矩阵matrix是数字图像的格式，矩阵的大小直接决是数字图像的格式

22、，矩阵的大小直接决议了议了CT图像像素的大小与分辨率，矩阵与像素大小的关系：图像像素的大小与分辨率，矩阵与像素大小的关系： 像素像素mm= 扫描野扫描野FOVmm / 矩阵。矩阵。矩阵包括重建矩阵和显示矩阵。早期矩阵包括重建矩阵和显示矩阵。早期CT机的矩阵较小，普通机的矩阵较小，普通为为256256，320320等；目前的等；目前的CT机的矩阵添加到机的矩阵添加到512512，10241024；还有的；还有的CT机的重建矩阵为机的重建矩阵为512512，而显示矩阵，而显示矩阵为为10241024，对于显示的，对于显示的CT图像而言，其矩阵的大小不能图像而言，其矩阵的大小不能小于重建矩阵。小于重

23、建矩阵。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30245.1 5.2 5.3 5.4 5.57高对比度分辨力高对比度分辨力 高对比度分辨力高对比度分辨力high contrast resolution也称空也称空间分辨力间分辨力spatial resolution是指在是指在CT图像中可识别的图像中可识别的相邻物体空间几何尺寸的最小限制，即对影像细微构造相邻物体空间几何尺寸的最小限制，即对影像细微构造的分辨才干。的分辨才干。 高对比度分辨力有两种表示方法，即每厘米包含多高对比度分辨力有两种表示方法，即每厘米包含多少线对数少线对数Lp/cm或毫米线径或毫米线径mm。以往的。以往的CT机机的高对

24、比度分辨力普通在的高对比度分辨力普通在10 Lp/cm左右，目前的最先进左右，目前的最先进的多层螺旋的多层螺旋CT机分辨力可到达机分辨力可到达24 Lp/cm或更高。或更高。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30255.1 5.2 5.3 5.4 5.58低对比度分辨力低对比度分辨力 低对比度分辨力低对比度分辨力low contrast resolution又称密度分又称密度分辨力辨力density resolution是指在低对比情况下，图像中可是指在低对比情况下，图像中可以区分物体密度的微小差别的才干，用百分数以区分物体密度的微小差别的才干，用百分数%表示。表示。影响要素有探测器灵敏

25、度和采集层厚等。影响要素有探测器灵敏度和采集层厚等。 CT图像的密度分辨力明显高于图像的密度分辨力明显高于X线图像，普通比线图像，普通比X线图线图像高像高1020倍，这是倍，这是CT机性能的标志性优点之一。机性能的标志性优点之一。9时间分辨率时间分辨率 时间分辨率时间分辨率temporal resolution是指影像设备在单是指影像设备在单位时间内采集图像的帧数。该性能目的与位时间内采集图像的帧数。该性能目的与CT机对每帧图像机对每帧图像的采集时间、重建时间以及延续成像的才干有关。的采集时间、重建时间以及延续成像的才干有关。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30265.1 5.2 5.

26、3 5.4 5.510其他性能目的及概念其他性能目的及概念 伪影、噪声、体素与像素、重建与重组、伪影、噪声、体素与像素、重建与重组、CT值、值、窗口技术、部分容积效应等。窗口技术、部分容积效应等。 重建与重组重建与重组reconstruction and reformationCT图像的重建与重组实践上不是同图像的重建与重组实践上不是同一个概念。重建是指原始一个概念。重建是指原始CT扫描得到的数据经过计扫描得到的数据经过计算机采用特定的算法进展处置，最后得到能用于诊算机采用特定的算法进展处置，最后得到能用于诊断的一幅图像，这一处置方法或过程称为重建；而断的一幅图像，这一处置方法或过程称为重建；

27、而重组是不涉及原始数据处置的一种图像处置方法。重组是不涉及原始数据处置的一种图像处置方法。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30275.1 5.2 5.3 5.4 5.510其他性能目的及概念其他性能目的及概念 窗口技术：人体组织的窗口技术：人体组织的CT值范围是值范围是2000个单位，人体的个单位，人体的CT图像实图像实践上是用践上是用2000个灰度值表示的、层次非常丰富，而人眼普通仅能分辨出个灰度值表示的、层次非常丰富，而人眼普通仅能分辨出16个灰度等级。假设将个灰度等级。假设将2000个灰度等级划分为个灰度等级划分为16个灰阶，那么每个灰阶个灰阶，那么每个灰阶所能分辨的所能分辨的C

28、T值为值为200016=125HU，也就是说，当相邻的两种组织的，也就是说，当相邻的两种组织的CT值相差值相差125HU时，人眼才干将两者区分出来。为了显示组织构造的细时，人眼才干将两者区分出来。为了显示组织构造的细节和反映准确的密度差值，就必需运用窗口技术节和反映准确的密度差值，就必需运用窗口技术 窗位窗位window level是指察看某一组织构造细节时，以该组织的是指察看某一组织构造细节时，以该组织的CT值为中心进展察看。如脑组织的值为中心进展察看。如脑组织的CT值大约为值大约为35HU，那么窗位选择为，那么窗位选择为35HU，窗宽常用，窗宽常用100HU。 窗宽窗宽window wid

29、th是指显示图像所包含的是指显示图像所包含的CT值范围，在此范围值范围，在此范围内的组织构造按密度的高低从白到黑分为内的组织构造按密度的高低从白到黑分为16个灰度等级进展察看分析。个灰度等级进展察看分析。调理窗宽主要影响对比度，窗宽大那么图像层次多，组织对比少，反之调理窗宽主要影响对比度，窗宽大那么图像层次多，组织对比少，反之亦然。亦然。 单击此处编辑母版标题样式2021-10-30285.1 5.2 5.3 5.4 5.510其他性能目的及概念其他性能目的及概念 部分容积效应：部分容积效应：CT图像上各个像素的数值代表相应单位组织全体的图像上各个像素的数值代表相应单位组织全体的平均平均CT值

30、，它不能照实反映该单位内各种组织本身的值，它不能照实反映该单位内各种组织本身的CT值。在值。在CT扫描扫描中，凡小于层厚的病变，其中，凡小于层厚的病变，其CT值受层厚内其它组织的影响，所测出的值受层厚内其它组织的影响，所测出的CT值不能代表病变的真正的值不能代表病变的真正的CT值：如在高密度组织中较小的低密度病灶，值：如在高密度组织中较小的低密度病灶，其其CT值偏高；反之，在低密度组织中的较小的高密度病灶，其值偏高；反之，在低密度组织中的较小的高密度病灶，其CT值偏低，值偏低，这种景象称为部分容积效应。这种景象称为部分容积效应。 采用薄的扫描层面和高矩阵重建或显示图像，有助于减少部分容积采用薄

31、的扫描层面和高矩阵重建或显示图像，有助于减少部分容积效应的影响。效应的影响。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30295.1 5.2 5.3 5.4 5.5单击此处编辑母版标题样式2021-10-30305.1 5.2 5.3 5.4 5.5 医学医学CT影像设备的数据采集系统影像设备的数据采集系统data acquisition system，DAS包括探测器、缓冲器、积分器和包括探测器、缓冲器、积分器和A/D转换器等转换器等部分。在部分。在CT扫描过程中，由探测器检测到的透过人体组织构扫描过程中，由探测器检测到的透过人体组织构造的不可见的造的不可见的X线光转换成模拟电信号，在计算机的

32、控制下，线光转换成模拟电信号，在计算机的控制下，经过缓冲、积分放大后进展模数经过缓冲、积分放大后进展模数A/D转换，构成原始的数转换，构成原始的数字信号并送给计算机运算。字信号并送给计算机运算。 探测器探测器detector是一种能量转换安装，常用的有两种是一种能量转换安装，常用的有两种根本类型：根本类型： 一种是搜集电离电荷的探测器，包括气体和固体探测器；一种是搜集电离电荷的探测器，包括气体和固体探测器； 一种是闪烁晶体探测器，主要是半导体探测。一种是闪烁晶体探测器，主要是半导体探测。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30315.1 5.2 5.3 5.4 5.5到到DAS电信号电信号

33、氙气氙气探测器探测器X-ray单击此处编辑母版标题样式2021-10-30325.1 5.2 5.3 5.4 5.52闪烁晶体探测器是利用某些晶体遭到照射后发光的特征制成的，常用闪烁晶体探测器是利用某些晶体遭到照射后发光的特征制成的，常用的闪烁晶体有碘化钠等，具有残光少，转换效率高，性能稳定等优点。目的闪烁晶体有碘化钠等，具有残光少，转换效率高，性能稳定等优点。目前最先进的多层螺旋前最先进的多层螺旋CT机设备的探测器采用超快速稀土陶瓷资料制造。机设备的探测器采用超快速稀土陶瓷资料制造。 闪烁晶体探测器的任务原理是：当闪烁晶体探测器的任务原理是：当X线照射到晶体后，原子接受线照射到晶体后，原子接

34、受X线光量线光量子的能量，产生激发或电离，处于激发形状的原子前往到原来的基态时，子的能量，产生激发或电离，处于激发形状的原子前往到原来的基态时，即释放出能量，这种能量会以荧光光子的形状出现，经过光导传给光电倍即释放出能量，这种能量会以荧光光子的形状出现，经过光导传给光电倍增管的光电阴极上，使其上的光电敏感物质发出光电子，聚焦后投射到光增管的光电阴极上，使其上的光电敏感物质发出光电子，聚焦后投射到光电倍增管的联极进一步增大打在阳极上，并在输出电阻上构成一个电压脉电倍增管的联极进一步增大打在阳极上，并在输出电阻上构成一个电压脉冲反响到检测电路。冲反响到检测电路。单击此处编辑母版标题样式2021-1

35、0-30335.1 5.2 5.3 5.4 5.52A/D转换器在转换器在DAS系统中也起着重要的作用，它是将从探系统中也起着重要的作用，它是将从探测器所获得的脉动的模拟信号，经过缓冲处置后进展积分放大，测器所获得的脉动的模拟信号，经过缓冲处置后进展积分放大，再转变成数字信号保送给计算机进展运算。再转变成数字信号保送给计算机进展运算。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30345.1 5.2 5.3 5.4 5.5 以第以第3代代CT为例阐明为例阐明CT成像的根本步骤与过程，即产生成像的根本步骤与过程，即产生X线线搜集数据搜集数据处置数据处置数据显示图像。显示图像。 X线的产生是在高压发生

36、器作用下由线的产生是在高压发生器作用下由X线球管发出的。在线球管发出的。在CT扫描过程中扫描过程中X线穿过人体后由探测器接受，收据数据系统线穿过人体后由探测器接受，收据数据系统DAS每秒种向探测器取样每秒种向探测器取样984次，每次取样可以以为是次，每次取样可以以为是一次投影，总投影数一次投影，总投影数=每秒取样数每秒取样数扫描速度扫描速度S。 例如例如:第第3代代CT机机DAS内共有内共有47块模拟滤过器板，每块板块模拟滤过器板，每块板上有上有16个通道，那么共有个通道，那么共有752个通道，每个通道每秒采样次个通道，每个通道每秒采样次数为数为984次，这些采样数据传送到重建和数据搜集处置器

37、次，这些采样数据传送到重建和数据搜集处置器RDCP，经过暂存、过滤处置后送到磁盘上保管。，经过暂存、过滤处置后送到磁盘上保管。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30355.1 5.2 5.3 5.4 5.5数据处置和图像重建的根本过程是：数据处置和图像重建的根本过程是：1由数据搜集系统由数据搜集系统DAS采集的投影数据，首先送到采集的投影数据，首先送到A/D转换器。转换器。2阵列处置器阵列处置器AP的输入的输入/输出处置器输出处置器IOP接纳接纳DAS的投影数据，必要时进展数据的紧缩和重定格式处置，的投影数据，必要时进展数据的紧缩和重定格式处置，然后再将这些数据传送到主存储器的缓冲器中。

38、然后再将这些数据传送到主存储器的缓冲器中。3AP的运算单元由存储传输处置器、超高速缓冲存储的运算单元由存储传输处置器、超高速缓冲存储器、数字转换处置器和算术运算单元等构成将被滤过的投器、数字转换处置器和算术运算单元等构成将被滤过的投影数据再传送到反投影系统。影数据再传送到反投影系统。4反投影控制器将接纳到的投影数据分配到反投影板上反投影控制器将接纳到的投影数据分配到反投影板上的各个单元，每个反投影单元包含三个存储器，分别是的各个单元，每个反投影单元包含三个存储器，分别是E存储器、存储器、L存储器和存储器和H存储器包容的数据可从一个投影到存储器包容的数据可从一个投影到六个投影，并被同时存储起来。

39、六个投影，并被同时存储起来。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30365.1 5.2 5.3 5.4 5.55在主存储器中，在主存储器中，AP软件为影像数据建立有一个分区，软件为影像数据建立有一个分区，在投影数据被送到反投影单元后，影像数据曾经为处置作好在投影数据被送到反投影单元后，影像数据曾经为处置作好预备，反投影控制器接纳影像数据并将它们送到反投影板进预备，反投影控制器接纳影像数据并将它们送到反投影板进展处置。展处置。6影像数据与每个反投影单元的结果一同传送到每个反影像数据与每个反投影单元的结果一同传送到每个反投影板进展求和运算，在分开最后一个反投影单元后，影像投影板进展求和运算，在

40、分开最后一个反投影单元后，影像数据前往主存储器，等待下一组投影数据的装入。数据前往主存储器，等待下一组投影数据的装入。7在影像数据被保送到主控计算机之前，合成扫描影像在影像数据被保送到主控计算机之前，合成扫描影像需求运算单元进展处置和一致换算。需求运算单元进展处置和一致换算。8最后，这些合成的像素数据被保送到主控计算机进展最后，这些合成的像素数据被保送到主控计算机进展存储和显示。存储和显示。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30375.1 5.2 5.3 5.4 5.5 CT图像的显示图像的显示imaging display可以由操作台上的可以由操作台上的CRT屏显示单屏或双屏，目前多层

41、螺旋屏显示单屏或双屏，目前多层螺旋CT多配有高性多配有高性能的任务站能的任务站workstation，也可以在任务站的显示屏上显，也可以在任务站的显示屏上显示图像，并利用任务站的运用软件进展图像的后处置和照相示图像，并利用任务站的运用软件进展图像的后处置和照相等任务。等任务。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30385.1 5.2 5.3 5.4 5.5 无论无论CT图像采取何种介质存储，最终还必需提供一种图像采取何种介质存储，最终还必需提供一种途径产生硬拷贝，即途径产生硬拷贝，即CT影像胶片。影像胶片。 早期的早期的CT机多运用多幅照相机，目前曾经被淘汰。机多运用多幅照相机，目前曾经被

42、淘汰。 激光照相机那么以速度快、延续批量打印，成像明晰、激光照相机那么以速度快、延续批量打印，成像明晰、分辨率高，集成度高、网络化和明室操作等优点，如今曾经分辨率高，集成度高、网络化和明室操作等优点，如今曾经成为医学影像设备常用的硬拷贝工具。目前激光照相机可分成为医学影像设备常用的硬拷贝工具。目前激光照相机可分为湿式与干式相机，后者能够是未来开展的趋势。为湿式与干式相机，后者能够是未来开展的趋势。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30395.1 5.2 5.3 5.4 5.5干式相机成像原理图干式相机成像原理图单击此处编辑母版标题样式2021-10-30405.1 5.2 5.3 5.4

43、 5.5单击此处编辑母版标题样式2021-10-30415.1 5.2 5.3 5.4 5.5单击此处编辑母版标题样式2021-10-30425.1 5.2 5.3 5.4 5.51滑环技术滑环技术 滑环技术是螺旋扫描的根滑环技术是螺旋扫描的根底，它的发明问世标志着底，它的发明问世标志着CT成像技术进入一个快速开展的成像技术进入一个快速开展的新时代。滑环技术的艰苦奉献新时代。滑环技术的艰苦奉献是处理了是处理了CT机架旋转部分与机架旋转部分与静止部分的馈电和信号传送方静止部分的馈电和信号传送方式问题，可以实现式问题，可以实现X线球管延线球管延续旋转和曝光。它是用一个滑续旋转和曝光。它是用一个滑环

44、和一个碳刷替代了电缆，当环和一个碳刷替代了电缆，当碳刷沿着滑环滑动时，那么经碳刷沿着滑环滑动时，那么经滑环与碳刷向滑环与碳刷向X线球管供电。线球管供电。由于摆脱了各种电缆的缠绕限由于摆脱了各种电缆的缠绕限制，而且制，而且X线发生器和探测器线发生器和探测器均安装在一个滑环上，因此滑均安装在一个滑环上，因此滑环可一方向延续旋转。环可一方向延续旋转。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30435.1 5.2 5.3 5.4 5.5 滑环有三部分组成：滑环有三部分组成：传送设备操作与控制信号的低压环；传送设备操作与控制信号的低压环；供应供应X线球管与变压器电源的高压环；线球管与变压器电源的高压环；

45、探测器传送数据的数据环。按照高压环上的电压不探测器传送数据的数据环。按照高压环上的电压不同，又可以分为低压滑环与高压滑环两种。同，又可以分为低压滑环与高压滑环两种。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30445.1 5.2 5.3 5.4 5.5 低压滑环是指经过滑环技术对低压滑环是指经过滑环技术对CT扫描机架以低电扫描机架以低电压馈电的方式，它由外界将数百伏的直流电输入到扫描压馈电的方式，它由外界将数百伏的直流电输入到扫描机架内，电压较低，容易实现良好的绝缘，数据传输性机架内，电压较低，容易实现良好的绝缘，数据传输性能稳定。其主要缺陷是容易产生电弧问题由焊接电源能稳定。其主要缺陷是容易产

46、生电弧问题由焊接电源供应的，在两极间产生剧烈而耐久的气体放电景象供应的，在两极间产生剧烈而耐久的气体放电景象叫叫电弧。，因此要求碳刷与滑环接触电阻非常小，滑环电弧。，因此要求碳刷与滑环接触电阻非常小，滑环常采用电阻率非常低的资料制造而成。由于低压滑环的常采用电阻率非常低的资料制造而成。由于低压滑环的高压发生器是安装在机座旋转架上的，因此要求发生器高压发生器是安装在机座旋转架上的，因此要求发生器的体积小、分量轻、功率大，普通普遍采用中高频逆变的体积小、分量轻、功率大，普通普遍采用中高频逆变技术，它是滑环技术的关键。由于低压滑环对绝缘要求技术，它是滑环技术的关键。由于低压滑环对绝缘要求不高，而且平

47、安、稳定、可靠，因此被大多数不高，而且平安、稳定、可靠，因此被大多数CT厂家厂家所采用。所采用。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30455.1 5.2 5.3 5.4 5.5 高压滑环是利用滑环技术将高压电馈入机架内以供高压滑环是利用滑环技术将高压电馈入机架内以供应应X线球管产生线球管产生X射线。旋转的高压滑环安装在充溢绝射线。旋转的高压滑环安装在充溢绝缘或惰性气体的缘或惰性气体的 ，高压发生器产生，高压发生器产生120kV至至140kV的电的电压，经滑环进入机座内的旋转架上。其优点是可以使高压，经滑环进入机座内的旋转架上。其优点是可以使高压发生器外置，一方面不添加旋转机架的分量，也不

48、用压发生器外置，一方面不添加旋转机架的分量，也不用担忧滑环因触点电流而引起的温度升高问题，扫描的速担忧滑环因触点电流而引起的温度升高问题，扫描的速度也比低压滑环要快；另一方面，高压发生器不受体积度也比低压滑环要快；另一方面，高压发生器不受体积重要的限制，可使发生器功率做的很大。高压滑环的缺重要的限制，可使发生器功率做的很大。高压滑环的缺陷是容易引起机架的旋转部件和静止部件及接触臂、电陷是容易引起机架的旋转部件和静止部件及接触臂、电刷之间的高压放电，由此引发高压噪声，影响数据采集。刷之间的高压放电，由此引发高压噪声，影响数据采集。目前的螺旋目前的螺旋CT很少采用高压滑环技术。很少采用高压滑环技术

49、。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30465.1 5.2 5.3 5.4 5.52非螺旋非螺旋CT与螺旋与螺旋CT扫描方式的比较扫描方式的比较 螺旋螺旋CT扫描采用的滑环技术，去除了扫描采用的滑环技术，去除了X线球管与机线球管与机架之间的电缆衔接的束缚，使得球管、探测器系统可以架之间的电缆衔接的束缚，使得球管、探测器系统可以单向延续旋转，每旋转单向延续旋转，每旋转360的扫描时间可以缩短到的扫描时间可以缩短到1秒秒或亚秒，明显提高了扫描速度和检查效率。更主要的是或亚秒，明显提高了扫描速度和检查效率。更主要的是在延续扫描的同时，检查床也单向匀速挪动，使得整个在延续扫描的同时，检查床也单向

50、匀速挪动，使得整个扫描的轨迹类似螺旋管，它所采集的数据是某一检查器扫描的轨迹类似螺旋管，它所采集的数据是某一检查器官或部位延续的扫描数据，即容积数据，因此也称这种官或部位延续的扫描数据，即容积数据，因此也称这种扫描方式为容积扫描。扫描方式为容积扫描。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30475.1 5.2 5.3 5.4 5.55.3.1 螺旋螺旋CT主要特点主要特点1螺旋螺旋CT扫描中的参数与概念扫描中的参数与概念螺距螺距pitch：是指：是指X线球管扫描旋转一周检查床运转线球管扫描旋转一周检查床运转的间隔与射线束宽度的比值，当螺距等于的间隔与射线束宽度的比值，当螺距等于1时，阐明扫描

51、旋时，阐明扫描旋转一周检查床挪动的间隔与转一周检查床挪动的间隔与X线射线束的宽度相等。普通来线射线束的宽度相等。普通来说，添加螺距可以提高扫描的速度，缩短扫描的时间，但说，添加螺距可以提高扫描的速度，缩短扫描的时间，但是图像的质量会有所下降。当螺距等于零时与非螺旋是图像的质量会有所下降。当螺距等于零时与非螺旋CT的的扫描一样。扫描一样。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30485.1 5.2 5.3 5.4 5.51螺旋螺旋CT扫描中的参数与概念扫描中的参数与概念 重建间隔：是指被重建的相邻两个层面横断面之间长轴方向的间隔。经重建间隔：是指被重建的相邻两个层面横断面之间长轴方向的间隔。经

52、过采用不同的重建间隔，可以确定被重建图像的层面重叠程度；另外重建过采用不同的重建间隔，可以确定被重建图像的层面重叠程度；另外重建间隔与被重建图像的质量也有直接关系，当重建间隔增大时图像的质量得间隔与被重建图像的质量也有直接关系，当重建间隔增大时图像的质量得以改善。以改善。回想性重建：螺旋回想性重建：螺旋CT扫描的一个重要特性就是可以回想性重建，即先扫描的一个重要特性就是可以回想性重建，即先搜集螺旋扫描的原始数据，然后可以脱离螺距在任何位置上对图像进展体搜集螺旋扫描的原始数据，然后可以脱离螺距在任何位置上对图像进展体层重建。层重建。成像范围：即成像范围：即CT扫描一次采集中成像的第一层面中点与成

53、像的最后一扫描一次采集中成像的第一层面中点与成像的最后一层面中点之间的间隔。层面中点之间的间隔。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30495.1 5.2 5.3 5.4 5.52螺旋螺旋CT扫描的图像重建扫描的图像重建螺旋螺旋CT的图像重建方式必需采取特殊的方法从螺旋扫描数据中合成平面数据，的图像重建方式必需采取特殊的方法从螺旋扫描数据中合成平面数据，该种重建方法称为内插法，其实际是螺旋扫描数据段的任何一点，可以采用相邻该种重建方法称为内插法，其实际是螺旋扫描数据段的任何一点，可以采用相邻两点的扫描数据经过插值，然后再作滤过反投影重建出一幅螺旋扫描的平面图像。两点的扫描数据经过插值，然后

54、再作滤过反投影重建出一幅螺旋扫描的平面图像。 目前常用的数据内插方式主要有两种：目前常用的数据内插方式主要有两种：360线性内插和线性内插和180线性内插。线性内插。360线线性内插算法多在螺旋性内插算法多在螺旋CT的早期被运用，其主要缺陷是由于层厚呼应曲线增宽，的早期被运用，其主要缺陷是由于层厚呼应曲线增宽，是图像的质量有所下降。如今螺旋是图像的质量有所下降。如今螺旋CT多采用多采用180线性内插法，它是采集接近重线性内插法，它是采集接近重建平面的两点扫描数据，经过内插构成新的平面数据。它与建平面的两点扫描数据，经过内插构成新的平面数据。它与360内插法主要的区内插法主要的区别是采用了第别是

55、采用了第2个螺旋扫描的数据，并使其偏移了个螺旋扫描的数据，并使其偏移了180角，从而可以接近被重建角，从而可以接近被重建的数据平面，进而抑制的数据平面，进而抑制360内插法的缺乏改善了重建图像的质量。此外，较少运内插法的缺乏改善了重建图像的质量。此外，较少运用的高功能内插还有单边叶法和双变叶法等。用的高功能内插还有单边叶法和双变叶法等。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30505.1 5.2 5.3 5.4 5.53螺旋螺旋CT影像设备的优缺陷影像设备的优缺陷 与非螺旋与非螺旋CT扫描比较，螺旋扫描比较，螺旋CT扫描主要具有以下优点：扫描主要具有以下优点：螺旋螺旋CT延续扫描的才干，使得

56、整个器官或一个部位可以延续扫描的才干，使得整个器官或一个部位可以在一次屏气中完成扫描，从而防止漏扫或重扫。由于没在一次屏气中完成扫描，从而防止漏扫或重扫。由于没有层与层面之间的停顿，使得一次扫描检查的时间明显缩有层与层面之间的停顿，使得一次扫描检查的时间明显缩短，有益于危重病人和不配合病人的检查。对于肺脏、短，有益于危重病人和不配合病人的检查。对于肺脏、肝脏等受呼吸影响的脏器，由于在屏气情况下一次完成扫肝脏等受呼吸影响的脏器，由于在屏气情况下一次完成扫描，可以防止小病灶的脱漏。病人运动构成的伪影，由描，可以防止小病灶的脱漏。病人运动构成的伪影，由于扫描速度的提高而得以减少或防止。可进展恣意回想

57、于扫描速度的提高而得以减少或防止。可进展恣意回想性重建，没有层面间隔大小和重建次数的限制。单位时性重建，没有层面间隔大小和重建次数的限制。单位时间内扫描速度的提高，使间内扫描速度的提高，使CT加强扫描时对比剂的利用率提加强扫描时对比剂的利用率提高和加强效果改善。由于螺旋高和加强效果改善。由于螺旋CT扫描得到的是容积扫描扫描得到的是容积扫描数据，因此使得多平面和三维重建图像的质量有了明显改数据，因此使得多平面和三维重建图像的质量有了明显改善。善。 螺旋螺旋CT扫描也存在一定的缺乏，主要包括：由于扫描扫描也存在一定的缺乏，主要包括：由于扫描时检查床的运动产生一定的伪影，在时检查床的运动产生一定的伪

58、影，在Z轴上的空间分辨率轴上的空间分辨率有所降低。螺旋有所降低。螺旋CT扫描图像的噪声较传统扫描图像的噪声较传统CT有所增高有所增高内插法的一个缺陷就是使噪声添加。螺旋内插法的一个缺陷就是使噪声添加。螺旋CT图像处图像处置的时间较长，并需求计算机大容量的存储才干和运算才置的时间较长，并需求计算机大容量的存储才干和运算才干。螺旋干。螺旋CT仍遭到最大扫描容积的限制。仍遭到最大扫描容积的限制。单击此处编辑母版标题样式2021-10-30515.1 5.2 5.3 5.4 5.54螺旋螺旋CT临床运用临床运用螺旋螺旋CT的图像重建技术与运用的图像重建技术与运用多平面重建多平面重建multi-plan

59、ner reconstruction，MPR是是指在恣意平面对螺旋指在恣意平面对螺旋CT扫描的容积资料进展多个平面分层重扫描的容积资料进展多个平面分层重组，构成冠状、矢状、斜面及曲面等恣意平面的图像。多平组，构成冠状、矢状、斜面及曲面等恣意平面的图像。多平面重建方法适用于全身各个部位面重建方法适用于全身各个部位 。A为盆腔为盆腔CT扫描的矢状面重建；扫描的矢状面重建；B为右肺肿瘤横断面；为右肺肿瘤横断面；C为右肺肿瘤矢状面重建为右肺肿瘤矢状面重建单击此处编辑母版标题样式2021-10-30525.1 5.2 5.3 5.4 5.5三维重建三维重建3-dimensional reconstruc

60、tion是将螺旋是将螺旋CT扫描的容积数据扫描的容积数据在任务站在任务站3D重建软件的支持下合成三维图像，并可进展重建软件的支持下合成三维图像，并可进展360实时旋转，以便实时旋转，以便从不同的角度察看病灶。主要运用于颅面部及骨骼系统，以察看颅底骨质、从不同的角度察看病灶。主要运用于颅面部及骨骼系统，以察看颅底骨质、颌面部、脊柱小关节、复合关节、骨盆等部位的骨折或畸形。颌面部、脊柱小关节、复合关节、骨盆等部位的骨折或畸形。 A为为SSD重建显示右面部血管畸形；重建显示右面部血管畸形；B为同一病人的右侧面观为同一病人的右侧面观单击此处编辑母版标题样式2021-10-30535.1 5.2 5.3