CT成像的基础知识

1、CT成像的基础知识,云南省第一人民医院放射科 李炜,X线计算机体层成像（X-ray Computer Tomography）： 简称CT，是由英国工程师 Hounsfield 于1969年设计，1972年应用于临床的一种现代医学成像技术，CT机的诞生开创了数字化成像的先河。,西门子FORCE双源CT,CT成像设备的发展,（一）CT发展概论 CT设备的发展经历了五代： 1.头颅CT机 2.常规CT机 3.螺旋CT机 4.多层螺旋CT机（MSCT） 5.电子束CT机,（二）多层螺旋CT机 多层螺旋CT机（MSCT）：在设计上采用了多排探测器结 构。CT术语中的“排”是指探测器排列数目；而“层”是指

2、数据采集系统同步获得图像的能力。即机架每旋转一周能够同步采集几层图像。 螺旋扫描模式：是指X线球管和多排探测器围绕被检查部位做连续快速同步旋转扫描，同时检查床沿纵轴（Z轴）匀速平移。它所采集的数据是一个器官或部位的所有扫描数据。因而螺旋扫描也被称为容积扫描（Volume Scan）。,3.MSCT的优势：扫描层厚更薄，扫描范围更广，扫描时间更短，图像质量和各相同性的分辨力越高。提高了时间分辨力和空间分辨力，可利用容积数据进行后处理重建。 （三）电子束CT（EBCT）:与常规CT机的区别是由电子束的偏转取代X线球管的机械旋转。优势是扫描速度更快，对于心脏冠状动脉和大血管的扫描优于常规 MSCT。

3、,（四）双源CT（DSCT）：使用两套X线球管和两套探测器采集系统，从而提高了CT扫描的时间分辨力。当心脏成像、血管成像、双能减影和全身大范围扫描时，可采用双球管同时工作；常规扫描采用一组球管和一组探测器工作。DSCT的优点是提高了CT扫描的时间分辨力，在心脏图像的重建方法中，再结合多扇区重建，更加提高了心脏及冠状动脉扫描的时间分辨力。另外，DSCT可利用两个X线球管产生不同的能量，如140KV和80KV，由于不同能量对不同物质的衰减不相同，所以DSCT的双能量扫描对病变可进行定量分析。,（五）能量CT 能量成像（双能量减影）：主要应用于CT血管成像中去除骨骼，方法是单球管高低电压两次扫描和双

4、球管高低电压同时不同向扫描。 能谱CT：是目前超高档CT的发展方向。最常用的是通过注射含碘造影剂后，对富血供的人体器官作碘浓度的分析（碘图），从而间接反映被检组织的供血情况，提高病变的检出率和定性诊断。目前，该技术的应用还不广泛，有待进一步成熟和拓展。,二. CT成像的结构和基本原理,（一）CT设备构成： 扫描装置 计算机系统 图像显示和存储系统,X线球管 扫描装置 探测器 扫描机架 主机 计算机系统 工作站 网络端口 显示图像 图像显示与存储系统 打印图像 传输图像,（二）CT成像基本原理 X线 人体 采集数据 重建图像 显示图像 利用X线束围绕人体旋转，取得一定厚度的层面，由探测器接收透过

5、该层面的X线，转变为可见光，通过AD转换器（模数转换器），将可见光转换为数字，输入给计算机。 扫描信息经计算机计算获得每个体素的X线衰减系数或吸收系数，利用数字矩阵，经DA转换器（数模转换器）把数字矩阵中的每个数字转为由黑到白的不同灰度小方块，构成CT图像。（灰阶、矩阵、像素、体素）,三.CT图像相关概念 (一)空间分辨力：指在高对比度情况下，图像对组织结构空间大小的鉴别能力，即在CT图像上分辨两个距离很近的微小组织或病灶的能力。常以每厘米内的线对数（LP/cm）表示，线对越多，空间分辨力越高。矩阵越大，像素越小，图像越细致；层厚越薄，体素越小，Z轴方向的空间分辨力越高。MSCT大大提高了纵轴

6、方向的空间分辨力，西门子Force的线对数达到了34LP/cm。 空间分辨力由高到低，传统X线 CT MRI B超。,CT空间分辨力测试水模,肺水平裂及支气管,(二)密度分辨力：指在低对比度情况下，图像对两种组织之间最小密度差别的分辨能力。常以百分比表示。 低密度 黑色（空气、脂肪等） 高密度 白色（骨骼、钙化、金属等） 等密度 （肌肉、实质脏器等） 混杂密度 （肿瘤、病变组织等） 密度分辨力由高到低：MRI CT B超 传统X线,密度分辨力和空间分辨力的关系：两者之间即密切相 关，又相互制约。空间分辨力和像素大小相关，层厚 越薄。矩阵越大，像素越小，空间分辨力越高。在X 线总能量不变的条件下

7、，每个体素的光子数越小，致 使密度分辨力下降，噪声加大信噪比降低。,（三）时间分辨力：是指设备单位时间内可采集影像最多帧数，反映单一层面的成像时间及可连续采集影像的能力。西门子ForceCT的每周旋转时间为0.25S。 时间分辨力由高到低：B超 传统X线 CT MRI （四）CT值：是指将CT对不同物质的密度量化的一个数值。单位为Hu(Hounsfield unit)。CT值是一个相对值，以水的CT值定位0Hu，骨皮质为+1000Hu，空气为-1000Hu。CT值受X线管电压和部分容积效应影响最大。现代扫描技术，可利用降低管电压获取CT造影后末梢血管的影像,（五）部分容积效应：CT图像上，各个

8、像素所示数值是代表相应单位组织容积整体的平均CT值，在同一扫描层面内，含有两种或两种以上不同密度的组织时，所测得的CT值是它们的平均值，故该CT值不能如实反映其中任何一种组织的CT值，采用薄层扫描，可减少或消除部分容积效应。周围间隙现象，也称为边缘效应，采用薄层扫描，可降低边缘效应的产生，但不能完全消除。,（六）窗宽和窗位 1.窗位（WL）:又称窗中心，指图像所显示中心像素值。一般应选择欲观察组织的CT值为窗中心。窗位提高，图像变黑，窗位降低，图像变白。 2.窗宽（WW）：指CT图像显示的灰阶中所包含的CT值范围。在此CT值范围内的组织均以不同的灰度显示，CT值高于此范围的组织均显示为白色，低于此范围内的组织均显示为黑色。窗宽越大，图像层次越丰富，所显示的组织结构越多，但组织间的对比度减小。窗宽越小，图像层次减少，所显示的组织结构也减少，但组织间对比度增加。,（七）CT伪影：在被检体中不存在，而出现在重建CT图像上的图像干扰和其他干扰影像统称为伪影。 设备伪影:调试不当，设备故障等因素。 人工伪影：呼吸伪影、移动伪影、心脏搏动、肠蠕动