医学影像中的成像原理

关于医学影像中的成像原理X线临床应用的历史1895年伦琴(WithelmKonradRontgen)发现X光三十年代出现X线断层摄影Tomography1974年出现CT(断层扫描)1983年电子束CT(第五代CT机)1989年出现螺旋SpiralCT(体积扫描)1998亚秒级CT江苏美德电子科技有限公司-血液净化管理系统-血液透析管理系统-医学影像工作站第2页,共28页，2024年2月25日，星期天CT诞生1967年，GodfreyN.Houndsfield在英国EMI公司制造了第一始CT机，处理图像近一天时间。扫描人脑标本，能将肿瘤组织和脑灰/白质分开。1974年，Siretom颅脑CT扫描机现代CT机为350ms江苏美德电子科技有限公司-血液净化管理系统-血液透析管理系统-医学影像工作站第3页,共28页，2024年2月25日，星期天CT成像基本思想X线管发出细束X线X线平移与转动采集数据计算机重建图像X线只进入成像层面可测量组织衰减系数江苏美德电子科技有限公司-血液净化管理系统-血液透析管理系统-医学影像工作站第4页,共28页，2024年2月25日，星期天CT总体结构框图第5页,共28页，2024年2月25日，星期天通过旋转、平移，获取分析所需的必要投影数据，用于重建图像。CT扫描目的第6页,共28页，2024年2月25日，星期天CT历史1971年第一台CT机安装于Atkinson-Morley医院，成像需20分钟，采用微处理器后，时间缩至4分钟。1973年美国MayoClinic和麻省总医院安装颅脑CT。1974年美国GeorgeTown医疗中心工程师Ledley设计出全身CT，76年开始应用。1983年中国研制成第一台颅脑CT1990年中国研制成第三代全身CT第7页,共28页，2024年2月25日，星期天CT之父CT成功应用于临床，值得一提的另一位人物是核物理学家Cormack(美国TuftsUniversity，出身于Johannesburg)，解决了CT图像重建的数学问题。1979年诺贝尔生理和医学奖破例授予两位没有医学经历的科学家:

GodfreyN.HounsfieldAllanMacleodCormack第8页,共28页，2024年2月25日，星期天优点：真正的断面图像(横断面)、密度分辨率高、可作定量分析局限性：极限分辨率未超过常规X线检查； 定位：小于1cm的病灶，易漏诊；定性：受病变部位、大小病程等影响；不是所有脏器适合CT检查，空腔性脏器(胃、肠)；CT只能反映解剖方面信息，几乎无功能和生化信息。CT优点与局限性第9页,共28页，2024年2月25日，星期天第一代CT第二代CTCT类型第10页,共28页，2024年2月25日，星期天第三代CT第四代CTCT类型第11页,共28页，2024年2月25日，星期天CT扫描机构第12页,共28页，2024年2月25日，星期天成像时间短，适合动态心脏成像，其它器官图像与螺旋CT

相同电子束CT(第五代)EBT第13页,共28页，2024年2月25日，星期天EBT:ElectronBeamTomography第14页,共28页，2024年2月25日，星期天扫描方式：EBT采用电子束扫描方式

(传统CT机采用机械扫描方式)扫描时间：50~100ms特点：除了传统CT的成像特点外，EBT可用于对血流速度的测定EBT第15页,共28页，2024年2月25日，星期天结肠成像肺部低强度成像冠状动脉成像冠状动脉钙化评估EBT应用领域第16页,共28页，2024年2月25日，星期天

X线强度，与图像质量、病人照射量、X管冷却时间和寿命有关。高mA率用于需要高吸收部位：大脑、大脑后窝、胸和腰脊椎骨、骨盆和成人。中mA率用于腹和中隔。低mA率用于高对比组织，内耳和肺。图为高mA与低mA对图像影响基本参数：mA率第17页,共28页，2024年2月25日，星期天

当检查大量吸收(例如骨、肩部、胸和腰脊椎骨、骨盆)解剖区域时，可以使用高kV或高mA。当选择高kV时，X光变硬，因此X光能更容易穿透高吸收区，相应软X光成分减少(容易被组织吸收，对成像无用)。对幼儿或造影剂增扫时，使用低kV。基本参数：KV率第18页,共28页，2024年2月25日，星期天第19页,共28页，2024年2月25日，星期天

由于运动会造成图像质量下降，如呼吸和心脏动作，对腹、中隔和肺，扫描时间尽可能短。减少扫描时间，对图像重建，可减少运动伪影。增加扫描时间，在剂量一定时，可得到较好空间分辨率。有时为了降低mA率，延长X管寿命，也可增加扫描时间。基本参数：扫描时间江苏美德电子科技有限公司-血液净化管理系统-血液透析管理系统-医学影像工作站第20页,共28页，2024年2月25日，星期天

层厚选择主要根据得到图像空间分辨或者组织对比度来决定。如：

CT高对比：超过100HU的组织差异。检查内耳时，通过空气与内耳骨的对比，得到最好的空间分辨，一般层厚小于2mm。基本参数：层厚第21页,共28页，2024年2月25日，星期天

肺CT成像是要求有好的空间分辨率，一般在层厚小于2毫米。在肝脏扫描中要求有好的组织对比度，采用厚的层面来减少噪声的影响。但在扫描肝脏和胰时，一般将层厚度从10毫米变成3毫米，改进图像质量，导致噪声增加80%。为了保证图像质量，必然要提高mA率80%或更多，或者加长扫描时间。基本参数：层厚第22页,共28页，2024年2月25日，星期天螺旋CT对腹部扫描示意图扫描区域为胃，仰卧，手置于头顶。螺旋CT

helicalCT

SpiralCT第23页,共28页，2024年2月25日，星期天螺旋CT(SpiralCT)采用滑环技术，CT能连续旋转采用螺旋扫描(体积扫描)图像重建采用图像数据内插法通过图像重建可以获得任意方向剖面像可进行虚拟CT扫描：虚拟肠镜、胃镜等减小部分容积效应的伪影单次屏住呼吸可完成整个部位扫描第24页,共28页，2024年2月25日，星期天呼吸对图像的影响第25页,共28页，2024年2月25日，星期天螺旋CT参数

螺距(Pitch)X管旋转一周，扫描床移动的距离螺距因子(PitchFactor)

螺距与层厚相除所因子：1、1.25、