南华大学核科学技术学院医学影像物理学课件第三章-x射线计算机断层成像

第三章X射线计算机断层成像（X－CT）医学影像物理学南华大学•核科学技术学院第三章X射线计算机断层成像（X－CT）医学影像物理学南华1第一节X－CT的基础知识

第三章X射线计算机断层成像(X-CT)第一节X－CT的基础知识第三章X射线计算机断层成像2X-CT（X-raycomputedtomography,X-CT）是运用扫描并采集投影的物理技术，以测定X射线在人体内的衰减系数为基础，采用一定算法，经计算机运算处理，求解出人体组织的衰减系数值在某剖面上的二维分布矩阵后，再转为图像上的灰度分布，从而实现建立断层解剖图像的现代医学成像技术。

X-CT的概念X-CT（X-raycomputedtomograph3普通X射线摄影和X-CT断层摄影示意普通X射线摄影和X-CT断层摄影示意4历史的回顾：CT的发展1895年

伦琴发现X线,为CT诞生打下基础。1917年

奥地利数学家J.H.Radon提出图像重建理论的数学方法。1963年A.M.Cormack描述了计算人体吸收分布特性的技术方法。1972年G.N.Housfield和J.Ambrose进行了第一次临床CT检查。1974年

共安装60台临床CT(头颅CT)。

历史的回顾：CT的发展1895年伦琴发现X线,为CT诞生5

1975年

第一台全身CT投入临床使用。1979年Hounsfield和Cormack荣获诺贝尔医学奖。1989年W.A.Kalender和P.Vock进行了第一次螺旋CT的临床检查。1998年

多层探测器系统得到应用。2000年

共安装大约30000台临床CT(全身CT)。

历史的回顾：CT的发展（续）1975年第一台全身CT投入临床使用。历史的回顾6一、断层与解剖断面断层是指在受检体内接受检查并欲建立图像的薄层，又称之为体层。断层有一定的厚度，它的两个表面可视为是平行的平面。X-CT图像是对断层成像。解剖断面是指生物体上的某一剖面，此剖面是一个平面。从形态结构去看解剖断面和断层，则解剖断面的剖面结构就是解剖断面的形态，而断层具有一定的厚度。一、断层与解剖断面断层是指在受检体内接受检查并欲建立图像7二、体素与像素体素是指在受检体内欲成像的断层表面上，按一定大小和一定坐标人为地划分的很小的体积元。对划分好的体素要进行空间位置编码（或说坐标排序），这就形成了具有坐标排序的体素阵列。重建CT像的任务就是要求出每个体素的衰减系数值，从而获取衰减系数值在欲成像断层上的分布矩阵。像素是指在图像平面上划分的很小的单元，它是构成一幅图像的最小点，是构成图像的基本单元。同样大的图像，像素划分得越多，像素就越小，图像画面就应越细腻，携带的生物信息量就应越大。像素与体素在坐标上要一一对应。二、体素与像素体素是指在受检体内欲成像的断层表面上，按一8三、扫描与投影扫描与投影所谓扫描，是用X射线束以不同的方式、按一定的顺序、沿不同的方向对划分好体素编号的受检体断层进行投照，并用高灵敏度的检测器接收透射体素阵后的出射X线束强度。我们把投照受检体后出射X线束的强度I称为投影，投影的数值称为投影值，投影值的分布，称为投影函数。扫描的方式有平移扫描，旋转扫描，平移加旋转扫描等。扫描方式的选择着眼于加快建立图像的速度，同时，扫描方式的采用也受算法的制约。三、扫描与投影扫描与投影所谓扫描，是用X射线束以不同的方9

窄束X射线的获取

使X线束成为窄束的办法是配准直器。X射线通过准直器孔后被准直成扁形的窄束状线束，束宽决定于准直器孔径的宽度，一般为1~2nm，束高决定于准直孔径的高度，一般为3~15mm。由于配置了准直器，使散射线对成像的干扰大大减少。窄束X射线的获取10四、CT图像重建的数理基础CT图像重建的原理源于X射线通过介质时衰减的物理规律。根据扫描所获的投影值来求解成像剖面（实为断层）上衰减系数的分布，是选择数学方法的基本思想。理想单能窄束X射线透射各向同性均匀连续介质时，强度衰减的物理规律符合朗伯（Lambert）定律

两边同取对数并整理可得四、CT图像重建的数理基础CT图像重建的原理源于X射线通过介111.X射线束通过非均匀介质

1.X射线束通过非均匀介质122.图像重建的反投影法

目前，CT机普遍采用的算法是滤波反投影法。反投影法又称总和法，沿扫描路径的反方向，把所得投影的数值反投回各体素中去，并用计算机进行运算，求出各体素值而实现图像的重建。2.图像重建的反投影法目前，CT机普遍采用的算法是滤波反13下面用四体素（设）矩阵的重建对反投影法作定性说明。

3572④①②③3572①8899④③②131316142320262126323823减底数17并除以3下面用四体素（设）矩阵的重建对反投影法作定性说明。357214反投影重建的缺点是会出现图像的边缘失锐（即一种伪像）现象。下图定性地说明了边缘失锐的现象和产生此现象的原因。反投影重建的缺点是会出现图像的边缘失锐（即一种伪像）现象。下15五、CT值与灰度显示CT像的本质是衰减系数分布。但并不具有很强的描述性，因此按相对于水的衰减计算出来的衰减系数的相对值被称为CT值。国际对CT值的定义为：CT影像中每个像素所对应的物质对X射线线性平均衰减量大小的表示。实际中，均以水的衰减系数作为基准，若某种物质的平均衰减系数为，则其对应的CT值由下式给出：1.CT值五、CT值与灰度显示CT像的本质是衰减系数分布。但并不具有很16CT值的标尺按空气的CT值=－10000HU和水的CT值=0HU作为两个固定值标定，故实用的CT定义式应表示为CT值的标尺按空气的CT值=－10000HU和水的CT值=0172.灰度显示在图像画面上，是以灰度分布的形式显示示CT影像。通过计算机，对获取的投影数值进行一定的算法处理，可求解出各个体素的衰减系数值，从而获取衰减系数值的二维分布（即衰减系数矩阵）。再按CT值的定义把各个素（或说像素）的CT值转换图像画面上对应像素的灰度，就得到图像画面上的灰度分布。此灰度分布就是X-CT像。2.灰度显示在图像画面上，是以灰度分布的形式显示示CT影像18南华大学核科学技术学院医学影像物理学课件第三章-x射线计算机断层成像19第二节

传统X－CT的扫描方式

第三章X射线计算机断层成像(X-CT)第二节

传统X－CT的扫描方式第三章X射线计算机断层20一、单束平移-旋转（T/R）方式单束扫描又称为第一代CT扫描，扫描装置是由一个X射线管和一个检测器组成，X射线束被准直成笔直单射线束形式，X射线管和检测器围绕受检体作同步平移-旋转扫描运动。这种扫描首先进行同步平移直线扫描。当平移扫完一个指定断层后，同步扫描系统转过一个角度（一般为1°），然后再对同一指定断层进行平移同步扫描，如此进行下去，直到扫描系统旋转到与初始值位置成180°角为止。这就是平移旋转扫描方式。这种扫描方式的缺点是射线利用率极低，扫描速度很慢，对一个断层扫描约需5分钟时间，故只适用于无体动器官的扫描，如头部等。

一、单束平移-旋转（T/R）方式单束扫描又称为第一代CT扫描21二、窄扇形束扫描平移-旋转（T/R）方式窄扇形束扫描又称为第二代CT扫描。扫描装置由一个X射线管和6~30个的检测器组构成同步扫描系统。扫描时，X射线管发出一张角为3°~20°的窄扇形射线束，6~30个检测器同时采样，并仍采用平移-旋转扫描方式。窄扇形束扫描完一个断层的时间可降为10秒左右。这能实现对人体除心脏器官以外的各器官的扫描成像。这种扫描的主要缺点是：由于检测器排列成直线，对于X射线管发出的扇形束来说，扇形束的中心射束和边缘射束的测量值不相等，故需校正，否则扫描会因这种运动而出现运动伪影，影响CT像的质量。二、窄扇形束扫描平移-旋转（T/R）方式窄扇形束扫描又称为第22三、旋转-旋转（R/R）方式这种扫描称为第三代CT扫描。扫描装置由一个X射线管和由250~700个检测器（或用检测器阵列）排成一个可在扫描架内滑动的紧密圆弧形排列组成。X射线管发出张角为30°~45°能覆盖整个受检体的宽扇形射线束。三、旋转-旋转（R/R）方式这种扫描称为第三代CT扫描。X射23在宽扇形束扫描中，扇形射束宽度内的检测器同时获取扇形射束内的所有数据，这种排列使扇形束的中心射束和边缘射束到检测器的距离相等，可故减少中心射束和边缘射束的检测值差异。由于此种宽束扫描一次即能覆盖整个受检体，故不再需要直线的平移，只需X射线管和检测器作同步旋转运动即可。宽束扫描使得X射线的利用率有所提高，故可靠性也比平移-旋转方式高。用此种方式对断层扫描所用的时间已降为1秒左右。这种扫描的缺点是：要对每个相邻检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会产生环形伪像。在宽扇形束扫描中，扇形射束宽度内的检测器同时获取扇形射束内的24四、静止-旋转（S/R）方式这种扫描称为第四代CT扫描方式，扫描装置由一个X射线管和600~2000个检测器所组成。这些检测器在扫描架内排列成静止的检测器环，X射线管发出50°~90°宽扇形射束进行旋转扫描。四、静止-旋转（S/R）方式这种扫描称为第四代CT扫描方式，25在静止-旋转扫描方式中，对于每个检测器来说所得投影值，相当于以该检测器为焦点，由X射线管旋转扫描一个扇形面而获得，故此种扫描方式也称为反扇形束扫描。静止-旋转扫描方式的整体优点是：因为每一个检测器相继完成多个方向上投影的检测或者说在一个检测器上获得多个方向的投影数据，故能较好地克服宽扇形束的旋转-旋转扫描方式中由于检测器之间差异所带来的环形伪影，其扫描速度同宽扇束相比也有所提高或接近。

在静止-旋转扫描方式中，对于每个检测器来说所得投影值，相当于26五、传统CT扫描的技术缺憾

上述四类一般被称为传统扫描方式，X射线管的供电方式都是由一根电缆线连在X射线管上，这种供电方式使X射线管不能进行连续的扫描。这样的扫描过程不仅大大延缓了完成全部扫描工作的时间，且存在接受扫描的新层间的间隔（称为层隔）等缺点。这些缺点是传统CT扫描技术的缺憾。五、传统CT扫描的技术缺憾上述四类一般被称为传统扫描方式，27六、电子束扫描方式传统的四类扫描方式基本上可以满足人体全身除动态器官如心肺以外的各器官的检测。为了实现对人体动态器官如心肺的CT，需要进一步提高扫描的速度，于是在静止-旋转扫描模式基础上出现了动态空间扫描和电子束扫描两种扫描方式，这两种扫描方式被称为高速扫描。这两种扫描方式和取消了X射线管和检测器之间的同步扫描机械运动，取而代之的是利用电子控制的非机械运动式同步扫描。由于扫描没有机械运动（动态空间扫描中有时的一点机械运动），所以大大地提高了扫描速度。六、电子束扫描方式传统的四类扫描方式基本上可以满足人体全身除28电子束扫描又称为第五代CT，扫描装置由一个特殊制造的大型X射线管和静止排列的检测器环组成。

电子束扫描又称为第五代CT，扫描装置由一个特殊制造的大型X射29第三节X－CT后处理技术

第三章X射线计算机断层成像(X-CT)第三节X－CT后处理技术第三章X射线计算机断层成像30图像后处理技术的种类CT图像的后处理技术，是根据一定的数学模型应用计算机技术，对已获取的像素CT值数字矩阵进行有的放矢地再加工处理，使图像能被方便识别辨认，以利快速地获取准确诊断信息的技术。图像后处理技术的种类一般是随成像系统开发的应用软件的多少而不同。最长用的是窗口技术。图像后处理技术的种类CT图像的后处理技术，是根据一定的数学模31窗口技术在图像的任务位置上测量或显示该位置的CT值；随意选择感兴趣区域（regionofinterest,ROI）；在感兴趣区域内进行统计学评价：测量距离、角度、计算面积和体积，同时存储几个测区；图像画面中以某一基线做出镜面像；图像位移、旋转；图像的放大和缩小，多幅图像画面显示；图像相加和相减；图像过滤等。CT像是灰度像，一个CT值应对应图像平面上某一级灰度。如果使用的CT值按2000个计，则图像上从全黑到全白应能显示2000个不同的黑白程度，即显示2000个灰度等级。人眼最多能分辨60~80个黑白分级。为弥补人眼的低灵敏度，并充分利用CT数字图像能表现出来的生物信息，故CT机采用窗口技术解决这一问题。窗口技术在图像的任务位置上测量或显示该位置的CT值；随意选择32窗口（Window）技术：指CT机放大或增强某段范围内灰度的技术，即把人体中与被观测组织的CT值范围相对应的灰度范围确定为放大或增强的灰度范围，把确定灰度范围的上限以上增强为完全白，把确定灰度范围的下限以下压缩为完全黑，这样就放大或增强了确定灰度范围内不同灰度之间黑白对比的程度。这个被确定为放大或增强的灰度范围叫做窗口，放大的灰度范围上下限之差叫窗宽（windowwidth），放大灰度范围的中心灰度值叫窗位（windowlevel）。窗口（Window）技术：指CT机放大或增强某段范围内灰度的33南华大学核科学技术学院医学影像物理学课件第三章-x射线计算机断层成像34第四节X－CT图像质量控制

第三章X射线计算机断层成像(X-CT)第四节X－CT图像质量控制第三章X射线计算机断层成35一、图像的主要质量参数对比度及对比分辨力高对比度分辨力和低比度分辨力空间分辨力图像噪声与X射线剂量均匀性空间分辨力、对比度分辨力、噪声、均匀度以及X射线剂量之间的关系一、图像的主要质量参数对比度及对比分辨力36二、X-CT图像的伪像伪像（falseimage）又称伪影，它是指在重建图像过程中，所有不同类型的图像干扰和各种其他非随机干扰在图像上的表现，它对应的是受栓体中根本不存在的组织或病灶的影像。常见的伪像在图像上多表现为不同的条纹或干扰痕迹。如受检体移动产生条纹状伪影，高衰减体产生条纹状伪影，混淆产生条纹状伪影，射线束硬化产生杯形伪影，探测器失调产生环形伪影等。二、X-CT图像的伪像伪像（falseimage）又称伪影37产生伪影的原因（1）成像系统的测量误差；（2）X射线的原因；（3）受检体的原因；（4）成像装置原因。产生伪影的原因38第五节螺旋CT

第三章X射线计算机断层成像(X-CT)第五节螺旋CT第三章X射线计算机断层成像(X-CT39一、单层螺旋CT

螺旋CT用一个大容量且散热性能好的X射线管进行扫描，用一组高效率圆弧状排列的检测器组采集投影数据。螺旋CT的供电方式与扫描方式

与传统CT相比有两个不同点：一是螺旋CT对X射线管的供电方式。二是扫描方式。螺距与层厚

相邻螺线圈沿螺线圈轴线方向（床移方向）的距离称为螺距（pitch），螺距也等于X射线管旋转一圈受检体随扫描床移动的距离。一、单层螺旋CT螺旋CT用一个大容量且散热性能好的X射线管40螺旋CT的供电方式与扫描方式

与传统CT第一个不同点是螺旋CT对X射线管的供电方式。螺旋CT因采用了滑环技术。第二个不同点是扫描方式。螺旋CT采集数据的扫描方式是X射线管由传统CT的往复螺旋运动改为向一个方向围绕受检体连续旋转扫描，受检体（检查床）同时向一个方向连续匀速移动通过扫描野。因此X射线管相对于受检体的运动在受检体的外周划过一圆柱面螺旋线形轨迹。螺旋CT的供电方式与扫描方式41螺旋CT的扫描方式优点主要有二：

一是提高了扫描速度，单次屏气就可以完成整个检查部位的扫描，且减少了运动伪像；

二是可以进行薄层扫描，且在新层与断层之间没有集集数据上的遗漏，它不仅可在任意位置上重建图像，而且还可提供较好的三维图像重建的容积数据。螺旋CT的扫描方式优点主要有二：42二、多层螺旋CT简介多层螺旋，又称多排CT。多层CT在结构上的最大变化是有多排检测器和多个数据采集系统。MSCT扫描一周可获2~18幅图像或更多。二、多层螺旋CT简介多层螺旋，又称多排CT。43多层CT检测和数据采集多层CT检测和数据采集44关于多层CT的问题检测器的结构：检测器的排列方式在目前有两种类型，一种是各排检测器的宽度均等的宽型对称排列，另一种是各排检测器的宽度不均等的非等宽型对称排列。X射线束：MSCT扫描中被利用的X线束形状应是以X射线管为顶点（射出X线之处，称为焦点）的四棱锥形，这样的X线束才能同时覆盖多排检测器（实际使用时不一定要全覆盖）。称这样的X线束称为“小孔束”或厚扇形束。关于多层CT的问题检测器的结构：检测器的排列方式在目前有两种45一种是束螺距表述为 另一种是层螺距表述为 两种螺距的关系为：层螺距=层数×束螺距。一种是束螺距表述为46数据采集系统：传统CT和单、双排螺旋CT在进行数据采集中只有一个数据采集系统或数据采集通道，而4层CT的数据采集通道有四个。扫描时，四个通道分别各自从相通的检测器组合中采集构成一个层面的数据。数据采集系统：47本章结束本章结束48第三章X射线计算机断层成像（X－CT）医学影像物理学南华大学•核科学技术学院第三章X射线计算机断层成像（X－CT）医学影像物理学南华49第一节X－CT的基础知识

第三章X射线计算机断层成像(X-CT)第一节X－CT的基础知识第三章X射线计算机断层成像50X-CT（X-raycomputedtomography,X-CT）是运用扫描并采集投影的物理技术，以测定X射线在人体内的衰减系数为基础，采用一定算法，经计算机运算处理，求解出人体组织的衰减系数值在某剖面上的二维分布矩阵后，再转为图像上的灰度分布，从而实现建立断层解剖图像的现代医学成像技术。

X-CT的概念X-CT（X-raycomputedtomograph51普通X射线摄影和X-CT断层摄影示意普通X射线摄影和X-CT断层摄影示意52历史的回顾：CT的发展1895年

伦琴发现X线,为CT诞生打下基础。1917年

奥地利数学家J.H.Radon提出图像重建理论的数学方法。1963年A.M.Cormack描述了计算人体吸收分布特性的技术方法。1972年G.N.Housfield和J.Ambrose进行了第一次临床CT检查。1974年

共安装60台临床CT(头颅CT)。

历史的回顾：CT的发展1895年伦琴发现X线,为CT诞生53

1975年

第一台全身CT投入临床使用。1979年Hounsfield和Cormack荣获诺贝尔医学奖。1989年W.A.Kalender和P.Vock进行了第一次螺旋CT的临床检查。1998年

多层探测器系统得到应用。2000年

共安装大约30000台临床CT(全身CT)。

历史的回顾：CT的发展（续）1975年第一台全身CT投入临床使用。历史的回顾54一、断层与解剖断面断层是指在受检体内接受检查并欲建立图像的薄层，又称之为体层。断层有一定的厚度，它的两个表面可视为是平行的平面。X-CT图像是对断层成像。解剖断面是指生物体上的某一剖面，此剖面是一个平面。从形态结构去看解剖断面和断层，则解剖断面的剖面结构就是解剖断面的形态，而断层具有一定的厚度。一、断层与解剖断面断层是指在受检体内接受检查并欲建立图像55二、体素与像素体素是指在受检体内欲成像的断层表面上，按一定大小和一定坐标人为地划分的很小的体积元。对划分好的体素要进行空间位置编码（或说坐标排序），这就形成了具有坐标排序的体素阵列。重建CT像的任务就是要求出每个体素的衰减系数值，从而获取衰减系数值在欲成像断层上的分布矩阵。像素是指在图像平面上划分的很小的单元，它是构成一幅图像的最小点，是构成图像的基本单元。同样大的图像，像素划分得越多，像素就越小，图像画面就应越细腻，携带的生物信息量就应越大。像素与体素在坐标上要一一对应。二、体素与像素体素是指在受检体内欲成像的断层表面上，按一56三、扫描与投影扫描与投影所谓扫描，是用X射线束以不同的方式、按一定的顺序、沿不同的方向对划分好体素编号的受检体断层进行投照，并用高灵敏度的检测器接收透射体素阵后的出射X线束强度。我们把投照受检体后出射X线束的强度I称为投影，投影的数值称为投影值，投影值的分布，称为投影函数。扫描的方式有平移扫描，旋转扫描，平移加旋转扫描等。扫描方式的选择着眼于加快建立图像的速度，同时，扫描方式的采用也受算法的制约。三、扫描与投影扫描与投影所谓扫描，是用X射线束以不同的方57

窄束X射线的获取

使X线束成为窄束的办法是配准直器。X射线通过准直器孔后被准直成扁形的窄束状线束，束宽决定于准直器孔径的宽度，一般为1~2nm，束高决定于准直孔径的高度，一般为3~15mm。由于配置了准直器，使散射线对成像的干扰大大减少。窄束X射线的获取58四、CT图像重建的数理基础CT图像重建的原理源于X射线通过介质时衰减的物理规律。根据扫描所获的投影值来求解成像剖面（实为断层）上衰减系数的分布，是选择数学方法的基本思想。理想单能窄束X射线透射各向同性均匀连续介质时，强度衰减的物理规律符合朗伯（Lambert）定律

两边同取对数并整理可得四、CT图像重建的数理基础CT图像重建的原理源于X射线通过介591.X射线束通过非均匀介质

1.X射线束通过非均匀介质602.图像重建的反投影法

目前，CT机普遍采用的算法是滤波反投影法。反投影法又称总和法，沿扫描路径的反方向，把所得投影的数值反投回各体素中去，并用计算机进行运算，求出各体素值而实现图像的重建。2.图像重建的反投影法目前，CT机普遍采用的算法是滤波反61下面用四体素（设）矩阵的重建对反投影法作定性说明。

3572④①②③3572①8899④③②131316142320262126323823减底数17并除以3下面用四体素（设）矩阵的重建对反投影法作定性说明。357262反投影重建的缺点是会出现图像的边缘失锐（即一种伪像）现象。下图定性地说明了边缘失锐的现象和产生此现象的原因。反投影重建的缺点是会出现图像的边缘失锐（即一种伪像）现象。下63五、CT值与灰度显示CT像的本质是衰减系数分布。但并不具有很强的描述性，因此按相对于水的衰减计算出来的衰减系数的相对值被称为CT值。国际对CT值的定义为：CT影像中每个像素所对应的物质对X射线线性平均衰减量大小的表示。实际中，均以水的衰减系数作为基准，若某种物质的平均衰减系数为，则其对应的CT值由下式给出：1.CT值五、CT值与灰度显示CT像的本质是衰减系数分布。但并不具有很64CT值的标尺按空气的CT值=－10000HU和水的CT值=0HU作为两个固定值标定，故实用的CT定义式应表示为CT值的标尺按空气的CT值=－10000HU和水的CT值=0652.灰度显示在图像画面上，是以灰度分布的形式显示示CT影像。通过计算机，对获取的投影数值进行一定的算法处理，可求解出各个体素的衰减系数值，从而获取衰减系数值的二维分布（即衰减系数矩阵）。再按CT值的定义把各个素（或说像素）的CT值转换图像画面上对应像素的灰度，就得到图像画面上的灰度分布。此灰度分布就是X-CT像。2.灰度显示在图像画面上，是以灰度分布的形式显示示CT影像66南华大学核科学技术学院医学影像物理学课件第三章-x射线计算机断层成像67第二节

传统X－CT的扫描方式

第三章X射线计算机断层成像(X-CT)第二节

传统X－CT的扫描方式第三章X射线计算机断层68一、单束平移-旋转（T/R）方式单束扫描又称为第一代CT扫描，扫描装置是由一个X射线管和一个检测器组成，X射线束被准直成笔直单射线束形式，X射线管和检测器围绕受检体作同步平移-旋转扫描运动。这种扫描首先进行同步平移直线扫描。当平移扫完一个指定断层后，同步扫描系统转过一个角度（一般为1°），然后再对同一指定断层进行平移同步扫描，如此进行下去，直到扫描系统旋转到与初始值位置成180°角为止。这就是平移旋转扫描方式。这种扫描方式的缺点是射线利用率极低，扫描速度很慢，对一个断层扫描约需5分钟时间，故只适用于无体动器官的扫描，如头部等。

一、单束平移-旋转（T/R）方式单束扫描又称为第一代CT扫描69二、窄扇形束扫描平移-旋转（T/R）方式窄扇形束扫描又称为第二代CT扫描。扫描装置由一个X射线管和6~30个的检测器组构成同步扫描系统。扫描时，X射线管发出一张角为3°~20°的窄扇形射线束，6~30个检测器同时采样，并仍采用平移-旋转扫描方式。窄扇形束扫描完一个断层的时间可降为10秒左右。这能实现对人体除心脏器官以外的各器官的扫描成像。这种扫描的主要缺点是：由于检测器排列成直线，对于X射线管发出的扇形束来说，扇形束的中心射束和边缘射束的测量值不相等，故需校正，否则扫描会因这种运动而出现运动伪影，影响CT像的质量。二、窄扇形束扫描平移-旋转（T/R）方式窄扇形束扫描又称为第70三、旋转-旋转（R/R）方式这种扫描称为第三代CT扫描。扫描装置由一个X射线管和由250~700个检测器（或用检测器阵列）排成一个可在扫描架内滑动的紧密圆弧形排列组成。X射线管发出张角为30°~45°能覆盖整个受检体的宽扇形射线束。三、旋转-旋转（R/R）方式这种扫描称为第三代CT扫描。X射71在宽扇形束扫描中，扇形射束宽度内的检测器同时获取扇形射束内的所有数据，这种排列使扇形束的中心射束和边缘射束到检测器的距离相等，可故减少中心射束和边缘射束的检测值差异。由于此种宽束扫描一次即能覆盖整个受检体，故不再需要直线的平移，只需X射线管和检测器作同步旋转运动即可。宽束扫描使得X射线的利用率有所提高，故可靠性也比平移-旋转方式高。用此种方式对断层扫描所用的时间已降为1秒左右。这种扫描的缺点是：要对每个相邻检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会产生环形伪像。在宽扇形束扫描中，扇形射束宽度内的检测器同时获取扇形射束内的72四、静止-旋转（S/R）方式这种扫描称为第四代CT扫描方式，扫描装置由一个X射线管和600~2000个检测器所组成。这些检测器在扫描架内排列成静止的检测器环，X射线管发出50°~90°宽扇形射束进行旋转扫描。四、静止-旋转（S/R）方式这种扫描称为第四代CT扫描方式，73在静止-旋转扫描方式中，对于每个检测器来说所得投影值，相当于以该检测器为焦点，由X射线管旋转扫描一个扇形面而获得，故此种扫描方式也称为反扇形束扫描。静止-旋转扫描方式的整体优点是：因为每一个检测器相继完成多个方向上投影的检测或者说在一个检测器上获得多个方向的投影数据，故能较好地克服宽扇形束的旋转-旋转扫描方式中由于检测器之间差异所带来的环形伪影，其扫描速度同宽扇束相比也有所提高或接近。

在静止-旋转扫描方式中，对于每个检测器来说所得投影值，相当于74五、传统CT扫描的技术缺憾

上述四类一般被称为传统扫描方式，X射线管的供电方式都是由一根电缆线连在X射线管上，这种供电方式使X射线管不能进行连续的扫描。这样的扫描过程不仅大大延缓了完成全部扫描工作的时间，且存在接受扫描的新层间的间隔（称为层隔）等缺点。这些缺点是传统CT扫描技术的缺憾。五、传统CT扫描的技术缺憾上述四类一般被称为传统扫描方式，75六、电子束扫描方式传统的四类扫描方式基本上可以满足人体全身除动态器官如心肺以外的各器官的检测。为了实现对人体动态器官如心肺的CT，需要进一步提高扫描的速度，于是在静止-旋转扫描模式基础上出现了动态空间扫描和电子束扫描两种扫描方式，这两种扫描方式被称为高速扫描。这两种扫描方式和取消了X射线管和检测器之间的同步扫描机械运动，取而代之的是利用电子控制的非机械运动式同步扫描。由于扫描没有机械运动（动态空间扫描中有时的一点机械运动），所以大大地提高了扫描速度。六、电子束扫描方式传统的四类扫描方式基本上可以满足人体全身除76电子束扫描又称为第五代CT，扫描装置由一个特殊制造的大型X射线管和静止排列的检测器环组成。

电子束扫描又称为第五代CT，扫描装置由一个特殊制造的大型X射77第三节X－CT后处理技术

第三章X射线计算机断层成像(X-CT)第三节X－CT后处理技术第三章X射线计算机断层成像78图像后处理技术的种类CT图像的后处理技术，是根据一定的数学模型应用计算机技术，对已获取的像素CT值数字矩阵进行有的放矢地再加工处理，使图像能被方便识别辨认，以利快速地获取准确诊断信息的技术。图像后处理技术的种类一般是随成像系统开发的应用软件的多少而不同。最长用的是窗口技术。图像后处理技术的种类CT图像的后处理技术，是根据一定的数学模79窗口技术在图像的任务位置上测量或显示该位置的CT值；随意选择感兴趣区域（regionofinterest,ROI）；在感兴趣区域内进行统计学评价：测量距离、角度、计算面积和体积，同时存储几个测区；图像画面中以某一基线做出镜面像；图像位移、旋转；图像的放大和缩小，多幅图像画面显示；图像相加和相减；图像过滤等。CT像是灰度像，一个CT值应对应图像平面上某一级灰度。如果使用的CT值按2000个计，则图像上从全黑到全白应能显示2000个不同的黑白程度，即显示2000个灰度等级。人眼最多能分辨60~80个黑白分级。为弥补人眼的低灵敏度，并充分利用CT数字图像能表现出来的生物信息，故CT机采用窗口技术解决这一问题。窗口技术在图像的任务位置上测量或显示该位置的CT值；随意选择80窗口（Window）技术：指CT机放大或增强某段范围内灰度的技术，即把人体中与被观测组织的CT值范围相对应的灰度范围确定为放大或增强的灰度范围，把确定灰度范围的上限以上增强为完全白，把确定灰度范围的下限以下压缩为完全黑，这样就放大或增强了确定灰度范围内不同灰度之间黑白对比的程度。这个被确定为放大或增强的灰度范围叫做窗口，放大的灰度范围上下限之差叫窗宽（windowwidth），放大灰度范围的中心灰度值叫窗位（windowlevel）。窗口（Window）技术：指CT机放大或增强某段范围内灰度的81南华大学核科学技术学院医学影像物理学课件第三章-x射线计算机断层成像82第四节X－CT图像质量控制

第三章X射线计算机断层成像(X-CT)第四节X－CT图像质量控制第三章X射线计算机断层成83一、图像的主要质量参数对比度及对比分辨力高对比度分辨力和低比度分辨力空间分辨力图像噪声与X射线剂量均匀性空间分辨力、对比度分辨力、噪声、均匀度以及X射线剂量之间的关系一、图像的主要质量参数对比度及对比分辨力84二、X-CT图像的伪像伪像（falseimage）又称伪影，它是指在重建图像过