x射线特性研究及

1、1会计学x射线特性研究及射线特性研究及Wilhelm Conrad Roentgenhttp:/ ，展示了展示了油画的草图，并能从中发现油画的草图，并能从中发现艺术家在绘画过程中的变化艺术家在绘画过程中的变化。http:/ Intensity (arb. unit)d (mm)X射线透过不同厚度铝板后的强度变化射线透过不同厚度铝板后的强度变化一般体素的大小：长和宽：一般体素的大小：长和宽：1-2mm1-2mm，高（体层厚）：，高（体层厚）：3-10mm3-10mmhttp:/ )d(0nn21IIennIId021ln)(niIId0lndnnnIIe1pIIdni0ln1I I0 0I II

2、1I2I3InP 称称投影投影理论基础：理论基础：X射线在物质中的衰减规律射线在物质中的衰减规律(l)P称投影或投影函数称投影或投影函数 llpd )(p（2）值连续变化值连续变化(一维一维) 求解出衰减系数分布的思路求解出衰减系数分布的思路 联立方程法、迭代法、（滤波）反投影法联立方程法、迭代法、（滤波）反投影法f1=5f2=8f3=7f4=30000812111513100 065.565.511.511.5f1=5f2=8f3=7f4=36.75 6.255.25 4.7581211151310587311.511.5,.123446461 55 413 1619 22004509003

3、3771350减基数减基数10化简化简基数等于所有体素特征基数等于所有体素特征的总和的总和5235369121234反射投影法图解反射投影法图解滤波反射投影法图解滤波反射投影法图解钉子钉子射线源射线源检测器检测器扫描区扫描区钉子钉子射线源射线源检测器检测器扫描区扫描区第二次反投影滤波信号滤波信号第一次反投影第三次反投影反投影与滤波反投影比较图反投影与滤波反投影比较图第二次反投影第一次反投影第三次反投影脉冲信号脉冲信号1000HUww值CT空气空气脂肪脂肪水水血液血液脑白质脑白质脑灰质脑灰质凝固血凝固血致密骨致密骨-1000-80-1000122232364656761000http:/ 多幅显

4、示多幅显示旋转位移旋转位移图像过滤图像过滤2窗位minmaxCTCT窗口窗口窗位窗位(window level W.L)窗宽窗宽(window width W.W)窗宽窗宽= CTmaxCTmin 观测组织观测组织CT值范围值范围范围以下压缩为全黑范围以下压缩为全黑范围以上增强为全白范围以上增强为全白1）窗口）窗口(Window)技术技术增强的灰度范围增强的灰度范围对应对应 灰度范围上下限之差灰度范围上下限之差窗口中心灰度值窗口中心灰度值（a）软组织窗）软组织窗W=350,L=40 （b）肺窗）肺窗W=1500，L=-600 用两种窗宽窗位，以便观察不同用两种窗宽窗位，以便观察不同CT值范围的

5、组织。值范围的组织。 单束平移单束平移旋转扫描方式旋转扫描方式平移采集平移采集160160个数据个数据* *旋转旋转180180每次扫描共采集每次扫描共采集2880028800个数据；个数据；计算计算80808080矩阵的图像，矩阵的图像，64006400个像素；个像素；一个断层约一个断层约需需5min5min缺点：射线利用率极低，扫描缺点：射线利用率极低，扫描速度很慢，只适用于无体动器速度很慢，只适用于无体动器官的扫描。官的扫描。窄扇形束平移窄扇形束平移旋转旋转扫描扫描方式方式扇角：扇角：1515-20-20；步幅：；步幅：5 5-10-10；X X球管球管1 1个，检测器个，检测器20-3

6、020-30个；一个断层需个；一个断层需1 10-60 s0-60 s；缺点：由于监测器排列成直线，对于缺点：由于监测器排列成直线，对于X X射线发出的扇形射线发出的扇形束，中心射束和边缘射束的测量值不等，需要校正。束，中心射束和边缘射束的测量值不等，需要校正。广角扇形广角扇形束束旋转旋转旋转（常用）旋转（常用）一个断层需约一个断层需约 5 s5 s；应用范围：全身（心脏除外应用范围：全身（心脏除外）缺点：要对每个相邻监测器的接收灵敏度差异进行校正，否缺点：要对每个相邻监测器的接收灵敏度差异进行校正，否则由于同步旋转扫描运动产生伪像。则由于同步旋转扫描运动产生伪像。 一幅图像约需一幅图像约需

7、2s; 2s; 应用范围：全身。应用范围：全身。特点：扫描时间短，较好消除运动伪影。特点：扫描时间短，较好消除运动伪影。传统传统CT扫描的技术缺憾扫描的技术缺憾 扫描床静止扫描床静止电缆供电电缆供电不不能能连连续续扫扫描描时间延缓时间延缓断层间隔断层间隔环形靶体的环形靶体的X X射线管和静止排列的检测器环射线管和静止排列的检测器环时间约时间约50-100 50-100 msms应用范围：应用范围： 心、肺等动态器官心、肺等动态器官优点：优点：扫描速度扫描速度高，减少高，减少运运动伪影动伪影无采集数据遗漏：无采集数据遗漏： 容容积数据，任意位置、积数据，任意位置、 任任意方位重建图像。意方位重建

8、图像。对原始螺旋投影数据进行插值处理得到重建平面投影数据对原始螺旋投影数据进行插值处理得到重建平面投影数据。u线性内插法线性内插法(linear interpolation, LI)u全扫描内插法全扫描内插法(full-scan with interpolation FI)u半扫描内插法半扫描内插法(half-scan with interpolation, HI)(a) 16 排检测器，检测器宽度排检测器，检测器宽度1.25 mm；(b) 34 排检测器，靠中央四排宽度为排检测器，靠中央四排宽度为0.5 mm，其他，其他 30 排均为排均为1 mm ; (c) 8排排 检测器，从中央向两边宽

9、度分别为检测器，从中央向两边宽度分别为1 mm 、1.5 mm、 2.5 mm、 5 mm多层面螺旋多层面螺旋CT传统传统CT机是机是X射线管和检测器绕人体一周获得一副人体断层图像，射线管和检测器绕人体一周获得一副人体断层图像，而多层面螺旋而多层面螺旋CT则旋转一周同时可以获得则旋转一周同时可以获得2副以上图像。副以上图像。检测器在检测器在Z轴方向的数目从一排增加到几排直至上百排。轴方向的数目从一排增加到几排直至上百排。普通普通CT和单层和单层CT只有一个只有一个DAS，而多层螺旋，而多层螺旋CT则有则有4 64个个DAS。每个。每个DAS能独立完成一个层面图像数据的采集。按能独立完成一个层面

10、图像数据的采集。按DAS与检测器的匹配方式不与检测器的匹配方式不同，通过电子切换可得同，通过电子切换可得4层、层、16层或层或64层图像等。层图像等。多排结构的检测器可以通过不同的组合方式，获得不同层厚的多层扫描图像多排结构的检测器可以通过不同的组合方式，获得不同层厚的多层扫描图像。例如。例如16排对称型检测器每排宽度为排对称型检测器每排宽度为1.25 mm，可获得不同层厚系列为，可获得不同层厚系列为1.25 mm 4, 2.5 mm 4, 3.75 mm 4, 5 mm 4, 10 mm 2 。通过电子开关将数。通过电子开关将数据传给数据采集系统据传给数据采集系统DAS。(1.25 1) 4

11、(1.25 2) 4(1.25 3) 4(1.25 4) 4(1.25 8) 2MSCT显示腹主动脉显示腹主动脉 机架旋转机架旋转90 即可获得即可获得180 数据数据 检测器组均采用不对称模式检测器组均采用不对称模式 主主辅辅检测器组检测器组两射线管在两射线管在XY平面上间隔平面上间隔90 两个两个X射线源和两套检测器采集数据射线源和两套检测器采集数据 （dual source computed tomography，DSCT） 双双源螺旋源螺旋CT 双源双源CT示意图示意图 常规检查或非心脏冠状动脉检查只需一个射线源常规检查或非心脏冠状动脉检查只需一个射线源 放射剂量却只有常规放射剂量却只

12、有常规CT的的50% 极大提高对组织特征的分辨力极大提高对组织特征的分辨力 全自动减影算法将血管与骨骼相分离全自动减影算法将血管与骨骼相分离 探头由多层检测器和滤线层组成能够同时探头由多层检测器和滤线层组成能够同时探探 测测低能和高能低能和高能X射线射线 两个两个X射线管的管电压分别为射线管的管电压分别为80 kV和和140 kV 双能量技术双能量技术 X-CT机机X-CT控制台控制台脑内出血区呈高密度影，脑内出血区呈高密度影，CTCT值约值约45-90HU45-90HU之间之间实质性肿瘤实质性肿瘤CTCT为为高密度影高密度影囊性肿瘤为低密度影囊性肿瘤为低密度影http:/ 200-340 1024x10000.25 mm0.048mm,48 mCMOS传感器与传感器与USB模块模块CMOS传感器传感