第5章 CT成像基础

第5章CT成像陈家荣密度分辨力低CT的发展CT是“X-raycomputedtomography”的英文简称，即计算机x线断层扫描摄影术，是电子计算机控制技术和x线断层摄影技术相结合的产物。第一台CT机是Hounsfield

1971年发明早期CT发展：在扫描部位的延伸。从单一的头部检查拓展到体部检查。20世80年代到90年代，主要是扫描速度的角逐。

近年来，CT技术的发展主要表现在：从非螺旋CT到螺旋CT从单层螺旋CT到多层螺旋CT从单源螺旋CT到双源螺旋CT90年代以后，CT发展经历了几个阶段第一次是1989年，在CT传统旋转扫描的基础上，采用了滑环技术和连续进床技术从而实现了螺旋扫描CT。第二次是1998年多排螺旋CT（MDCF或MSCT）的问世，使得机架球管围绕人体旋转一圈能同时获得多幅图像，大大提高了扫描速度。第三次是2004年推出了64排螺旋CT，称容积CT：一次旋转即可完成一个器官的扫描。扫描速度：1S单器官检查，5S心脏的检查，10S全身的检查第四次2005年双源螺旋CT（DSCT）通过两套x射线球管系统和两套探测器来采集数据，大大提高了心脏扫描的时间分辨率。二、CT应用评价（一）CT的优势1.CT图像的密度分辨率高。肺部高于常规20倍。2.对病灶的定位、定性准确。无干扰横面图像、层厚准确、测量。3.为临床提供直观可靠的影像学资料。增强前后比较。如数字骨科二）CT的进展1.心脏成像：是CT临床应用划时代的突破，对运动脏器的观察和诊断。

2.CT灌注技术：对组织的血液动力学进行诊断分析，主要用于急性脑梗死，肿瘤的诊断、治疗、预防评价。

3.三维CT技术：能显示扫描目标的空间主体形态，用于直观地显示病变的部位，范围及与周围的情况，如复杂骨折及骨畸形。

4.低剂量扫描技术低剂量肺部CT扫描，其它参数不变的情况下，降低管电流也能达到图像的诊断要求。降低了受检者的辐射量，延长球管的使用寿命。

5.CT内镜技术目前CT结肠镜、支气管、胆道镜、付鼻窦镜。优点：到达普通内镜无法到达的位置观察到管腔外的情况简单、无创伤缺点：看不到组织黏膜或病灶表面的颜色，无法进行活检。6.CT连续成像技术连续成像主要用于CT的介入手术，每秒钟可以连续显示8-12幅图像，也叫CT透视。第二节CT构造及其特性一、扫描系统扫描系统包括扫描机架、扫描床、扫描控制电路等。（一）扫描机架其内部结构：x线系统、图像采集、x线过滤器、系统准直器等。机架可倾斜±20或±30。1.x线管固定阳极第一代、第二代、其长轴与探测器平行。旋转阳极第五代、第四代、其长轴与探测器垂直。旋转阳极x线管、寿命长、可达2万次扫描以上。2.冷却系统在扫描机架内有2个冷却电路：x线管冷却电路和电子冷却电路。在扫描过程中会产生大量的热，会影响电子的发射，靶面龟裂，影响到x线质量。球管和机架内都有热传感器，把信号传给主计算机，当温度过高时，则会产生中断信号，机器停止工作，直到温度降到正常才可以重新工作。另外，主计算机根据扫描参数的设定预算热量值，当预算值超过正常范围时，计算机会在屏幕上给出提示，操作者通过修改扫描方案，如缩短扫描范围，降低毫安、千伏、增大螺距的方法。3.高压系统：包括高压发生器和稳压装置。CT机对高压的稳定性要求很高，电压波动会影响x线能量，而x线能量与物质的衰减系数μ（吸收值）密切相关，CT图像是计算机求解吸收值而重建而来的，所以电压波动会影响到图像质量。CT值的精度在0.5%以下高压发生器的高压稳定度必须在千分之一以下，新机型CT的高压发生器多采用高频逆变高压技术，这种电压一致性好、稳定、纹波干扰小，图像分辨率更高。（二）数据采集系统（DAS）

DAS包括探测器，缓冲器，积分器和A/D转换器等部分，由探测器检测到的模拟信号，在计算机控制下，经缓冲，积分放大后进行模数（A/D）转换，变为原始的数字信号。1.探测器：是一种能量转换装置。分两种基本类型：一种收集电离电荷的探测器，另一种闪烁晶体测探器。探测器必须具备条件：（1）电源适应性强，不同电压均能正常使用，有良好均匀性；（2）动态范围性强，强弱信号都能检测，灵敏高；（3）余辉时间短，竭止性能好；（4）成分稳定：受理化因素影响小、寿命长；（5）体积小、空间配置容易气体探测器多采用惰性气体，氙气Xe，氪气Kr。常用的闪烁晶体有碘化钠、碘化铂、锗酸铋。2.A/D转换器：从探测器所获得的信号是模拟信号，经缓冲处理后，进行积分放大，经A/D转换器转变为数字信号后才能被计算机识别（三）滤过器X线管发射的x线是由不同波长组成的连续光谱。所以从球管发出x线必须进行过滤，滤过器的作用：1、吸收软射线2、使X射线变为能量分布均匀的硬射线（四）准直器CT机一般有两套准直器一套在x线球管一侧称前准直器，控制放射源，另一套在探测器一侧的称后准直器，后准直器主要起到减少放射线，减少读数误差，与前准直器配合，完成切层厚度的作用。第三代以后的CT机都不加后准直器，因扫描速度加快了，前后准直器的协调也难以同步，影响接收质量。前准直器，根据主计算机指令在扫描控制电路控制下，前准直器在Z轴方向变换不同的宽度，决定扫描层厚。检查床1.检查床在扫描过程中有很高的精度、误差不允许超过0.5mm。2.检查床的进退还应有准确的重复性，如扫描过程中，有时要对兴趣区反复扫描，每次扫描检查度必须能准确地到达同一层面。床面在扫描控制系统的控制下，做恒速运动。二、计算机系统CT计算机系统：由主计算机和阵列计算机两部分组成。主计算机是中央处理系统，利用I/O接口，通过数据系统总线进行双向通迅，从而控制CT整个系统的正常工作主计算机主要功能：1.扫描监控，存储扫描所输入的数据。2.CT值的校正和输入数据的扩展。3.图像的重建控制及图像后处理。4.CT自身故障诊断。阵列处理器，是60年代发展起来计算技术，是一个专用的数据处理设备，在主计算机的控制下高速进行数据运算，本身不独立工作。扫描控制系统

安装在扫描机架内。CT机的扫描过程都是在主计算机控制下，由扫描控制系统来完成的。扫描控制系统控制的硬件主要有调整单元，脉冲控制，旋转控制和遮光板控制等。如扫描旋转停止，扫描的开始，中断等都由调整单元控制.

操作系统（OC）又称为人机对话系统，主要通过操作台完成。操作台是操作员与计算机对话的工作平台，扫描参数的编辑、设定。扫描过程的控制，观察分析，病人资料的输入及机器故障诊断均在操作台OC平台上完成。第三节不同CT机的构造及特点

普通CT第一代CT扫描机：只有一个X线管和一个探测器，数据的采集是基于X线管和探测器作平移加旋转的扫描方式。第二代CT扫描机：采用较多的探测器和多路X线束，但都是同一X线管。第三代CT扫描机：取消了X线管和探测器的平移运动，只需要X线管和探测器围绕病人同步旋转。第四代CT扫描机：在三代扫描机上，有了更多的探测器，多达2000个，排成圆环，分布在360度的圆周上。二、螺旋CT螺旋CT是以x线管绕被检物体匀速旋转，被检物匀速前进为特征的扫描过程，x线在被查物体上留下的轨迹是螺旋曲线，故称为螺旋CT。容积扫描：一次收集到扫描范围内全部容积（如心脏）的数据。螺旋CT是在滑环扫描技术基础研发的一种新扫描技术，分为单层螺旋CT和多层螺旋CT。常规CT和螺旋CT的比较

常规CT和螺旋CT的比较

螺旋CT常规CT1、球管运动形式：绕病人长轴连续旋转旋转－回位－旋转2、走床方式：匀速直线运动间停式运动3、扫描速度：快，0.5-1秒慢。3－5秒4、扫描形式：容积式扫描单层扫描5、数据形式：连续，不连续便于进行数据后处理；不便于后处理6、检出敏感性：不会因呼吸运动漏检；容易出现漏检。

一、单层螺旋CT一个x射线管，一组园弧状排列的探测器。螺旋CT的供电方式，采用了滑环技术。螺旋CT的扫描方式，x线管向一个方向围绕受检体连