医药卫生CT原理下学习教案

1、会计学1医药卫生医药卫生CT原理原理(yunl)下下第一页，共66页。第2页/共66页第二页，共66页。图像重建图像重建(zhn jin)(zhn jin)方法方法 用此数学方法重建用此数学方法重建(zhn jin)(zhn jin)的图像应能正确反映被扫描部位的物质特性和确切位置，同时能被计算机所接受，的图像应能正确反映被扫描部位的物质特性和确切位置，同时能被计算机所接受， 用计算机去快速处理，实现这种算法。用计算机去快速处理，实现这种算法。第3页/共66页第三页，共66页。吸收系数的方法。吸收系数的方法。第4页/共66页第四页，共66页。第5页/共66页第五页，共66页。图像重建方法图像重

2、建方法(fngf)(fngf)：矩阵法：矩阵法 又叫解联立方程法又叫解联立方程法 A射线方向：射线方向：X1 + X2 = 2 式式B射线方向：射线方向：X3 + X4 = 4 式式C射线方向：射线方向：X1 + X3 = 1 式式D射线方向：射线方向：X2 + X4 = 5 式式式式 + 式式 式式 + 式式所以有一个是派生出所以有一个是派生出(shn ch)的方程。的方程。第6页/共66页第六页，共66页。图像重建图像重建(zhn jin)(zhn jin)方法：矩阵法方法：矩阵法 又叫解联立方程法又叫解联立方程法 E射线(shxin)方向：X1 + X4 = 3 F射线(shxin)方向

3、：X2 + X3 = 3 第7页/共66页第七页，共66页。图像重建方法图像重建方法(fngf)(fngf)：矩阵法：矩阵法 又叫解联立方程法又叫解联立方程法 解联立方程解联立方程(lin l fn chn)，得：得：X1 = 0X2 = 3X3 = 1X4 = 3主要主要(zhyo)缺点：缺点：矩阵大时，计算矩阵大时，计算方法时间太长。方法时间太长。第8页/共66页第八页，共66页。反投影法是一反投影法是一种基本的重建种基本的重建(zhn jin)方方法，基本思想法，基本思想是将每次是将每次“投投影影”重新放回重新放回矩阵之中，并矩阵之中，并继续取它们的继续取它们的射线和。射线和。第9页/共

4、66页第九页，共66页。第10页/共66页第十页，共66页。运算中的基数等于所有体素的特征参数的总和，这个总和也等于任一方向上的投影值的总和。此算法由计算机执行运算中的基数等于所有体素的特征参数的总和，这个总和也等于任一方向上的投影值的总和。此算法由计算机执行, ,实现起来简单而不需要很复杂的数学，因此实现起来简单而不需要很复杂的数学，因此(ync)(ync)计算速度比较快。计算速度比较快。 第11页/共66页第十一页，共66页。反投影法的缺点：反投影法的缺点： 会出现图像会出现图像(t xin)(t xin)边缘失锐现边缘失锐现象象( (也是一也是一 种伪影种伪影) )。 第12页/共66页

5、第十二页，共66页。第13页/共66页第十三页，共66页。CTCT机现在普遍采用的数学算法为卷积机现在普遍采用的数学算法为卷积反投影法。反投影法。右图说明有无卷积对图像重建右图说明有无卷积对图像重建(zhn jin)(zhn jin)的影响。的影响。 第14页/共66页第十四页，共66页。不同的滤波函数在增加空间分辨率或不同的滤波函数在增加空间分辨率或边缘增强的同时边缘增强的同时(tngsh)(tngsh)，也增加了图像噪声。也增加了图像噪声。 第15页/共66页第十五页，共66页。图像重建图像重建(zhn jin)(zhn jin)方法：傅立叶变换法方法：傅立叶变换法对数对数(du sh)(

6、du sh)也是一种变换也是一种变换 第16页/共66页第十六页，共66页。是数字信号处理领域一种很重要的算法。是数字信号处理领域一种很重要的算法。傅立叶原理表明：任何连续测量的时序或信号，都可以表示为不同傅立叶原理表明：任何连续测量的时序或信号，都可以表示为不同(b tn)(b tn)频率的正弦波信号的无限叠加。频率的正弦波信号的无限叠加。傅立叶变换将原来难以处理的时域信号转换成了易于分析的频域信号（信号的频谱），可以利用一些工具对这些频域信号进行处理、加工。傅立叶变换将原来难以处理的时域信号转换成了易于分析的频域信号（信号的频谱），可以利用一些工具对这些频域信号进行处理、加工。 图像图像(

7、t xin)(t xin)重建方法：傅立叶变换法重建方法：傅立叶变换法第17页/共66页第十七页，共66页。 图像的频率是表征图像中灰度变化剧烈程度的指标，是灰度在平面空间上的梯度。傅立叶变换是将图像从空间域转换到频率域，换句话说，傅立叶变换的物理意义是将图像的灰度分布函数变换为图像的频率分布函数。图像的频率是表征图像中灰度变化剧烈程度的指标，是灰度在平面空间上的梯度。傅立叶变换是将图像从空间域转换到频率域，换句话说，傅立叶变换的物理意义是将图像的灰度分布函数变换为图像的频率分布函数。 由于空间是三维的，图像是二维的，因此空间中物体在另一个维度上的关系就由梯度来表示，这样我们可以通过观察图像得

8、知物体在三维空间由于空间是三维的，图像是二维的，因此空间中物体在另一个维度上的关系就由梯度来表示，这样我们可以通过观察图像得知物体在三维空间(snwikngjin)(snwikngjin)中的对应关系。中的对应关系。 图像重建图像重建(zhn jin)(zhn jin)方法：傅立叶变换法方法：傅立叶变换法第18页/共66页第十八页，共66页。测值比较，并以计算值与实测值比较，并以计算值与实测值之间的差加以修正，然测值之间的差加以修正，然后一遍遍地重复，直到假设后一遍遍地重复，直到假设值与测量值一样或在允许的值与测量值一样或在允许的误差范围内为止误差范围内为止图像重建方法图像重建方法(fngf)

9、(fngf)：迭代法：迭代法, ,又叫又叫“逐步近似法逐步近似法”第19页/共66页第十九页，共66页。述过程述过程(guchng)并完成第一并完成第一次迭代。次迭代。第20页/共66页第二十页，共66页。建法对具有良好的圆对称的物建法对具有良好的圆对称的物体很适用，而迭代法更有利于体很适用，而迭代法更有利于处理对称性较差的物体。处理对称性较差的物体。数据足够的条件下，可得精确数据足够的条件下，可得精确得结果。得结果。第21页/共66页第二十一页，共66页。第22页/共66页第二十二页，共66页。商很少公开讨论的技商很少公开讨论的技术。这些校正步骤包括预处理和术。这些校正步骤包括预处理和后处理

10、的组成部分。后处理的组成部分。第23页/共66页第二十三页，共66页。CTCT成像分为以下三个基本过程：成像分为以下三个基本过程：数据数据(shj)(shj)扫描扫描图像重建图像重建图像显示图像显示CTCT用特殊的算法用特殊的算法(sun f)(sun f)来进行数学计算，必须保证采集到来进行数学计算，必须保证采集到的数据不受机器或其它外界因来的干扰，的数据不受机器或其它外界因来的干扰， 所接收到所接收到的衰减数据必须真实。的衰减数据必须真实。第24页/共66页第二十四页，共66页。第25页/共66页第二十五页，共66页。 预处理的内容预处理的内容 补偿误差补偿误差 KV脉动脉动 DAS灵敏度

11、漂移灵敏度漂移 射线硬化射线硬化 空间空间(kngjin)几何形状偏差几何形状偏差 由于扫描机架几何形状引起各通道灵敏度的差由于扫描机架几何形状引起各通道灵敏度的差异异 由于扇形束硬化效应及通道的非直线性而引起由于扇形束硬化效应及通道的非直线性而引起灵敏度差异灵敏度差异 水的定标水的定标 第26页/共66页第二十六页，共66页。 事实上，没有任何两个(lin )元件的参数是一致的，也没有任何两个(lin )放大器的灵敏度是一致的。第27页/共66页第二十七页，共66页。预处理要做以下预处理要做以下(yxi)几方面工作几方面工作第28页/共66页第二十八页，共66页。补偿校正完成后存放在补偿校正

12、完成后存放在OFFSET表中，如果表中的数表中，如果表中的数据不好，重建的图像将出现据不好，重建的图像将出现伪影。伪影。第29页/共66页第二十九页，共66页。查对数表（软件方法）：多数查对数表（软件方法）：多数CT使用该方法使用该方法第30页/共66页第三十页，共66页。mA、KV脉动引起的检测器测脉动引起的检测器测得的衰减后幅射值的误差。每得的衰减后幅射值的误差。每次投影均须进行此项校正工作。次投影均须进行此项校正工作。以消除电气方面的误差。以消除电气方面的误差。第31页/共66页第三十一页，共66页。图像中产生同心环状伪影。图像中产生同心环状伪影。第32页/共66页第三十二页，共66页。

13、采用一个与使用能量相关的固定表格来进行硬化效应的修正(该使用能量取决于KV值和X线过滤器)。一个均匀物体,若它的扫描数据(shj)未经硬化效应修正,则重建的图像中心部位将显得较为黑暗,容易造成误诊。第33页/共66页第三十三页，共66页。第34页/共66页第三十四页，共66页。这种差错可用一个测量所得到这种差错可用一个测量所得到的实际位置偏移的实际位置偏移数据表格来进行修正数据表格来进行修正(xizhng)、补偿。补偿。第35页/共66页第三十五页，共66页。第36页/共66页第三十六页，共66页。第37页/共66页第三十七页，共66页。(jiozhng)表表,以适应不同的模式的校以适应不同的

14、模式的校正正(jiozhng)需要。需要。第38页/共66页第三十八页，共66页。的不同而推导得出的不同而推导得出,这也是医生这也是医生读片、诊读片、诊断的依据断的依据(yj)。第39页/共66页第三十九页，共66页。第40页/共66页第四十页，共66页。第41页/共66页第四十一页，共66页。第42页/共66页第四十二页，共66页。第43页/共66页第四十三页，共66页。算机软件来完成的，首先要掌握这些图像处理软件的原理(yunl)，以后才能在实际工作中，就是熟练运用这些软件。第44页/共66页第四十四页，共66页。任意断面成像任意断面成像测量面积和容积测量面积和容积图像的过滤及重建图像的过

15、滤及重建图像的相加、相减和其它图像的相加、相减和其它(qt)组合操作组合操作第45页/共66页第四十五页，共66页。CT节某段节某段范围内窗宽、范围内窗宽、窗位窗位的技术。的技术。第46页/共66页第四十六页，共66页。如果图像的是如果图像的是12位深度位深度则它的跨度为则它的跨度为4072，即从即从-1000到到+3072。一般当两个像素的一般当两个像素的灰阶相差灰阶相差60H时，人时，人眼才能分辨出，为眼才能分辨出，为弥补弥补(mb)人眼的不足，人眼的不足，采用窗口技术。采用窗口技术。高于上限设定为全白，高于上限设定为全白， 低于下限低于下限(xixin)(xixin)设定为全黑，设定为全

16、黑， 这就增这就增强了局部范围内不同强了局部范围内不同CTCT值之间的值之间的对比度。对比度。一、图像窗宽、一、图像窗宽、窗位的设置与变换窗位的设置与变换第47页/共66页第四十七页，共66页。 病人头部扫描的重建图像(1) 采用图像全部动态(dngti)范围(2700HU)显示图像；(2) 采用窗宽100HU，窗位20HU显示图像一、图像窗宽、窗位的设置一、图像窗宽、窗位的设置(shzh)与变换与变换第48页/共66页第四十八页，共66页。肺部双窗图像肺部双窗图像(t xin)第49页/共66页第四十九页，共66页。随着放大倍数的增加随着放大倍数的增加(zngji)，图像的清晰度也随之下图像

17、的清晰度也随之下降，放大倍数可由软件降，放大倍数可由软件设定。设定。图像移动可由鼠标方便图像移动可由鼠标方便完成。完成。第50页/共66页第五十页，共66页。图像图像(t xin)旋转、镜面反转和黑白反转旋转、镜面反转和黑白反转第51页/共66页第五十一页，共66页。感兴趣区域的选择感兴趣区域的选择(xunz)和测量和测量第52页/共66页第五十二页，共66页。测定测定(cdng)图像中任意直线上的图像中任意直线上的CT值分布曲线值分布曲线用曲线显示图像上用曲线显示图像上任意两点之间连线任意两点之间连线(lin xin)的的CT值分布，使医值分布，使医生能更好地了解该生能更好地了解该部位的部位

18、的CT值情况，值情况，有助于医生的诊断。有助于医生的诊断。第53页/共66页第五十三页，共66页。测定测定(cdng)图像中图像中ROI值的直方图值的直方图测量的横坐标是测量的横坐标是CT值，纵坐标是值，纵坐标是ROI内的像素内的像素(xin s)数量。数量。直方图常用来表示组织直方图常用来表示组织的特性的特性第54页/共66页第五十四页，共66页。测量距离和角度测量距离和角度(jiod)、面积和容积、面积和容积n通常对于一个病灶的测量要使用这些工具。通常对于一个病灶的测量要使用这些工具。n与常规与常规X线机比较线机比较(bjio)，CT图像的测量准确性图像的测量准确性n 有了极大的提高。有了

19、极大的提高。第55页/共66页第五十五页，共66页。多幅图像画面多幅图像画面(humin)显示显示第56页/共66页第五十六页，共66页。任意任意(rny)断面成像断面成像第57页/共66页第五十七页，共66页。任意任意(rny)断面成像断面成像断层厚度越小，断层厚度越小，重建的纵向图像重建的纵向图像(t xin)分辨率越高，分辨率越高，但病人接受的但病人接受的X线剂量越大。线剂量越大。第58页/共66页第五十八页，共66页。图像的过滤及重建是在图图像的过滤及重建是在图像数字矩阵获取以后，根像数字矩阵获取以后，根据需要采用不同的数学据需要采用不同的数学(shxu)模式作进一步处模式作进一步处理的方法。理的方法。 图像过滤的基本原理图像过