CT基本原理影像课件

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1、CT基本原理 常规X 线摄影2常规常规X 线摄影三维人体二维投影线摄影三维人体二维投影CT与传统X线比较 1.X线利用率；窄线束，高能量，检测器效率 2.图像：无重叠 3.分辨率：密度分辨率，空间分辨率 CT成像的物理基础 X线的穿透性 穿过物体的X线被吸收衰减 I=I0eulCT的发展的发展 u根据根据CTCT机发展的时序和构造性能，大致可机发展的时序和构造性能，大致可分成五代分成五代u常规常规CTCT扫描方式扫描方式第一代第一代平移-旋转平移-旋转第二代第二代平移-旋转平移-旋转第三代第三代旋转-旋转旋转-旋转第四代第四代固定-旋转固定-旋转常规常规CT成像系统的进展成像系统的进展 第 一

2、 代 第 一 代 第 二 代 第 二 代 第 三 代 第 三 代 第 四 代 第 四 代 探 测 器 探 测 器1-23-30300-700300-700600-1500600-1500X 线 管X 线 管固定阳极固定阳极固定阳极固定阳极旋转阳极旋转阳极旋转阳极旋转阳极X 线 束X 线 束 笔 形 笔 形 小 扇 形 小 扇 形广角扇形广角扇形广角扇形广角扇形扇形角度扇形角度5-115-1130-4530-454545扫描时间扫描时间180-300s180-300s20-90s20-90s2-9s2-9s1-5s78第三代第三代CT扫描机扫描机 u扫描方式扫描方式:旋转旋转-旋转旋转u3030

3、4545 扇形扇形X X线束线束u探测器探测器:300:300 800800u扫描时间扫描时间:2:2 9 9秒秒u弧形探测器阵列弧形探测器阵列(无空隙无空隙)u扇形束的中心和边缘与探扇形束的中心和边缘与探测器的距离相等，无需作测器的距离相等，无需作距离测量差异校正距离测量差异校正u缺点：扫描时需对相邻探测缺点：扫描时需对相邻探测器的灵敏度差异进行校正器的灵敏度差异进行校正同步旋转扫描的环形伪影同步旋转扫描的环形伪影CT机的结构机的结构 uX线发生部分线发生部分 uX线检测部分线检测部分 u机械运动部分机械运动部分 u计算机部分计算机部分 u图像显示及存储部分图像显示及存储部分 u工作站工作站

4、 X线发生部分线发生部分u高压发生器：高压发生器：uX X线管：线管：u准直器准直器u楔形滤过器楔形滤过器/板：板：12 探测器（对X线敏感性远高于胶片）：碘化钠、锗酸铋高压氙气电离室稀土陶瓷探测器平板探测器模数、数模转换器模数、数模转换器u模数转换器是模数转换器是CT数据采集系统（数据采集系统（Data Acquisition System，DAS）的主要组成部的主要组成部分分uCT最初探测到的是连续的随时间而变的最初探测到的是连续的随时间而变的模拟模拟信号信号，可由电压表读取或由示波器显示，但，可由电压表读取或由示波器显示，但无法被计算机识别无法被计算机识别u模数转换器将来自探测器的模数转

5、换器将来自探测器的输出信号输出信号放大、放大、积分后多路混合变为积分后多路混合变为数字信号数字信号送入计算机处送入计算机处理理u数模转化器是模数转换器的逆向运算数模转化器是模数转换器的逆向运算机械运动部分机械运动部分 u扫描机架扫描机架u滑环滑环u扫描床扫描床扫描机架扫描机架u机架与检查床相垂直机架与检查床相垂直u机架内装有成像系统组件机架内装有成像系统组件:滑环、滑环、X X线管、线管、高压发生器、准直器、探测器和数据采集高压发生器、准直器、探测器和数据采集系统等系统等u机架孔径和倾斜范围在应用中较为重要机架孔径和倾斜范围在应用中较为重要:孔径孔径:机架开口大小，多为机架开口大小，多为70c

6、m机架须能倾斜，以适应不同患者情况和各机架须能倾斜，以适应不同患者情况和各种检查的需要，倾角种检查的需要，倾角:12-30滑环滑环u非螺旋非螺旋CTCT机机X X线管的供电及信号传递由电缆完线管的供电及信号传递由电缆完成，扫描时球管随机架作往复旋转运动，电成，扫描时球管随机架作往复旋转运动，电缆易缠绕缆易缠绕,扫描速度慢扫描速度慢u近年来，近年来，CTCT扫描机架中去掉电缆，代以铜制扫描机架中去掉电缆，代以铜制滑环和导电碳刷，通过碳刷和滑环的接触导滑环和导电碳刷，通过碳刷和滑环的接触导电电,使机架作单向连续旋转，即滑环技术使机架作单向连续旋转，即滑环技术u 滑环有两种类型：滑环有两种类型：盘状

7、滑环盘状滑环:圆盘状，导通部分设在盘面上圆盘状，导通部分设在盘面上 筒状滑环筒状滑环:圆筒状，导通部分位于圆筒侧面圆筒状，导通部分位于圆筒侧面u 导电刷有两种类型导电刷有两种类型:金属导电刷金属导电刷:采用导电金属和滑环接触，每一道滑环有两个金属导电刷游采用导电金属和滑环接触，每一道滑环有两个金属导电刷游离端与其接触，目的增加可靠性和导电性离端与其接触，目的增加可靠性和导电性 混合导电刷混合导电刷:采用导电材料银石墨合金（碳刷）与滑环接触，采用导电材料银石墨合金（碳刷）与滑环接触，(同样两个同样两个导电刷导电刷)滑环的传导方式滑环的传导方式u高压滑环高压滑环:交流电源直接供电给高压发生器，由高

8、压发交流电源直接供电给高压发生器，由高压发生器将高电压送入滑环，再送给生器将高电压送入滑环，再送给X X线管线管 通过滑环传递到通过滑环传递到X X线发生器的电压达上万伏线发生器的电压达上万伏 采用小型高频发生器，高压发生器不安装在旋转机架上采用小型高频发生器，高压发生器不安装在旋转机架上缺点缺点:易发生易发生高压放电导致高压噪声高压放电导致高压噪声，影响数据采集系统，影响数据采集系统并影响图像质量并影响图像质量u低压滑环低压滑环:根据根据X X线控制信号，交流电源经导电刷将电线控制信号，交流电源经导电刷将电流送入滑环，经滑环将电流送入高压发生器，再由高压流送入滑环，经滑环将电流送入高压发生器

9、，再由高压发生器把高电压送给发生器把高电压送给X X线管线管 通过滑环传递到通过滑环传递到X X线发生器的电压为数百伏线发生器的电压为数百伏uX X线发生器、球管和其它控制单元全安装在机架的旋转部线发生器、球管和其它控制单元全安装在机架的旋转部件上件上(X(X线发生器要求体积小、功率大的高频发生器线发生器要求体积小、功率大的高频发生器)目前目前CTCT机都采用低压滑环机都采用低压滑环扫描床扫描床u作用作用:运载患者运载患者,扫描定位扫描定位u要求要求:承重承重:确保特殊体型患者的检查需要确保特殊体型患者的检查需要床面材料床面材料:由易被由易被X X线穿透、能承重和易清洗的碳线穿透、能承重和易清

10、洗的碳素纤维组成素纤维组成上下运动上下运动:方便患者上下方便患者上下纵向移动纵向移动:头部至大腿的头部至大腿的CTCT扫描扫描床纵向移动要求床纵向移动要求:平滑，精度高，绝对误差平滑，精度高，绝对误差0.5mm(高档机高档机0.25mm)与与X X线束射出同向位置上有定位光源线束射出同向位置上有定位光源:准确定位准确定位计算机部分计算机部分 u主计算机主计算机:u阵列处理器阵列处理器图像显示及存储部分图像显示及存储部分 u监视器监视器 作用作用:通过键盘与计算机对话（包括患者资料的输入、扫通过键盘与计算机对话（包括患者资料的输入、扫描过程的监控等）和图像显示描过程的监控等）和图像显示u存储器存

11、储器:硬磁盘、磁带、软盘和光盘等硬磁盘、磁带、软盘和光盘等 功能功能:存储图像、保存操作系统及故障诊断软件存储图像、保存操作系统及故障诊断软件 扫描原始数据存储于硬盘缓冲区扫描原始数据存储于硬盘缓冲区;重建图像存入硬盘的图重建图像存入硬盘的图像存储区像存储区;磁带、光盘等存取图像通过硬盘作中介磁带、光盘等存取图像通过硬盘作中介 为保证图像的动态范围，存储采取数字二维像素阵列方为保证图像的动态范围，存储采取数字二维像素阵列方式，每个像素点由若干与图像灰阶有关的比特组成式，每个像素点由若干与图像灰阶有关的比特组成 CTCT图像的矩阵图像的矩阵5125122 2，深度，深度8-128-12个比特，灰

12、阶范围是个比特，灰阶范围是512512（2 28 8）-4096-4096（2 21212）5125122 22 2字节的字节的CTCT图像约需图像约需0.5MB0.5MB的存的存储空间储空间一次一次CTCT检查有检查有5050幅图像，需幅图像，需25MB25MB的存储空间的存储空间工作站工作站（workstation）u工作站系统规模比微型机大工作站系统规模比微型机大操作系统操作系统:UNIX系统系统大屏幕大屏幕三维图形处理功能强三维图形处理功能强著名品牌有著名品牌有Sun、HP、SGI等等u由于微型机（由于微型机（PC机）的硬件功能增强机）的硬件功能增强+图形图形图像处理软件，市场上许多基

13、于微机的医学图像处理软件，市场上许多基于微机的医学三维图像处理的计算机三维图像处理的计算机(也称作工作站，以也称作工作站，以表示功能强大表示功能强大)CT的成像原理的成像原理 CT：COMPUTED TOMOGRAPHY:以X线束对体部某一选定体层层面进行扫描,测定透过的X线量,数字化后经过计算得出该层面各个单位容积的吸收系数,然后重建图像的一种成像技术。27数据采集的基本原理数据采集的基本原理 X线线管管准准直直器器人体人体准准直直器器探探测测器器A/D转换器转换器计算机计算机重建重建D/A转换器转换器监视器监视器CT图像图像激光打激光打印机印机CT照片照片多幅多幅相机相机CT照片照片采集信

14、息系统采集信息系统影像信息经过部件及传递的过程29模拟模拟 信号信号模拟模拟 信号信号激光相机激光相机 数字数字 信号信号X X线的衰减及数据的转换线的衰减及数据的转换 v CTCT数据采集：从不同投影方向获得扫描数据数据采集：从不同投影方向获得扫描数据1.1.X X线管线管围绕被检体旋转围绕被检体旋转2.2.X X线按特定方式通过被检体横断面线按特定方式通过被检体横断面3.3.探测器接收穿过人体的射线衰减信号送给计探测器接收穿过人体的射线衰减信号送给计算机处理，经计算机重建处理形成被检体横算机处理，经计算机重建处理形成被检体横断面图像断面图像v CTCT数据采集的重要部件：数据采集系统数据采

15、集的重要部件：数据采集系统(DAS)DAS的主要部件是模数转换器，主要作用的主要部件是模数转换器，主要作用：1 1）射线束测量）射线束测量 2 2）将模拟数据编码转换）将模拟数据编码转换为数字数据为数字数据 3 3）将数字数据送往计算机）将数字数据送往计算机CT扫描时，扫描时，X线管经过滤过和准直器线管经过滤过和准直器，发出近发出近似单一能谱的扇形射线束似单一能谱的扇形射线束X线管围绕受检者旋转，旋转角度线管围绕受检者旋转，旋转角度360度度32CT值的计算值的计算CT值：值：CT数，重建图像中一个像素的数值数，重建图像中一个像素的数值相对值，以水的衰减系数作为参考：相对值，以水的衰减系数作为

16、参考：水的水的CT值为值为0 CT值的计算公式值的计算公式：CT值值=（组织组织-水水）/水水 k k值值:1000，每个，每个CT值的百分比标尺为值的百分比标尺为1%CT值的大小与组织的线性衰减系数有关，每值的大小与组织的线性衰减系数有关，每一个对应的数值都可用相应的灰阶表示一个对应的数值都可用相应的灰阶表示33vCT扫描使用较高千伏值（扫描使用较高千伏值（120-140kVp）:vCT值受射线能量大小的影响，值受射线能量大小的影响，CT机中采取一些措施，如机中采取一些措施，如CT值值校正程序，保证校正程序，保证CT值的准确性值的准确性34vCT应用中，各种组织包括空气的吸收衰应用中，各种组

17、织包括空气的吸收衰减值都与水相比较，致密骨定为上限减值都与水相比较，致密骨定为上限+1000，空气定为下限，空气定为下限-1000，其它数，其它数值均表示为中间灰度，产生一个相对吸值均表示为中间灰度，产生一个相对吸收系数标尺收系数标尺为纪念为纪念Houndsfield，用，用HU作为作为CT值的值的测量单位测量单位35CT的窗口技术的窗口技术vCT图像：许多像素组成的数字图像图像：许多像素组成的数字图像v扫描原始数据扫描原始数据计算机计算机数字阵列图像（数字阵列图像（像素像素阵列）阵列）图像图像矩阵矩阵v扫描野扫描野(FOV)、矩阵和像素的关系：、矩阵和像素的关系：像素尺寸像素尺寸=扫描野扫描

18、野/矩阵矩阵 u一幅一幅CT图像的像素为图像的像素为0.6mm，矩，矩阵尺寸为阵尺寸为512512，FOV大小约是大小约是?扫描野扫描野=像素尺寸像素尺寸矩阵矩阵FOV=0.6mm 512=30.7cm36像素、矩阵和显示野的关系像素、矩阵和显示野的关系矩阵矩阵显示野范围显示野范围(mm)像素尺寸像素尺寸(mm)256*25664640.2500.250320*32064640.2000.200512*51264640.1250.125矩阵、显示野与像素尺寸的关系矩阵、显示野与像素尺寸的关系矩阵矩阵显示野范围显示野范围(mm)像素尺寸像素尺寸(mm)256*25664 640.2500.250

19、256*25632 320.1250.125256*25625.625.60.1000.100矩阵、显示野与像素尺寸的关系矩阵、显示野与像素尺寸的关系37窗口技术窗口技术 v窗宽窗宽/窗位在图像显示技术中称窗口技术窗位在图像显示技术中称窗口技术v利用利用CTCT计算机灰阶的软件功能调节并适应人计算机灰阶的软件功能调节并适应人眼视觉灰阶范围的一种功能眼视觉灰阶范围的一种功能v数字窗口：对应于整个数字窗口：对应于整个CTCT值范围的相应位置值范围的相应位置窗位（窗位（L或或C）：整个）：整个CTCT值范围内某一选定位值范围内某一选定位置，图像显示以该置，图像显示以该CTCT值为中心值为中心窗宽（窗

20、宽（W）：选定窗位的灰阶范围）：选定窗位的灰阶范围v窗口技术抑制或去除噪声和无用信息，增强窗口技术抑制或去除噪声和无用信息，增强显示有用信息，但显示有用信息，但不能增加图像信息不能增加图像信息38窗口技术的调节原则：窗口技术的调节原则：(1)宽窗宽宽窗宽(400 2000HU)：用于组织密度差别较大的部：用于组织密度差别较大的部位位肺和骨骼肺和骨骼 体部扫描，为显示脂肪、肌肉等软组织，采用窗宽体部扫描，为显示脂肪、肌肉等软组织，采用窗宽350 600照相照相 骨窗采用窗宽：骨窗采用窗宽：1000 2000(2)窄窗宽窄窗宽(50 350HU)：用来区分组织密度较接近的图：用来区分组织密度较接近

21、的图像像脑和腹部脑和腹部 颅脑图像的白质和灰质采用窗宽：颅脑图像的白质和灰质采用窗宽：80 150 显示肝内高密度转移灶采用窗宽：显示肝内高密度转移灶采用窗宽：100 250(3)窗位的设定：应取所需观察部位的平均值窗位的设定：应取所需观察部位的平均值 体部软组织的窗位：体部软组织的窗位：0 60 肌肉和内脏器官增强扫描的窗位：肌肉和内脏器官增强扫描的窗位：60 150 肺部的窗位：肺部的窗位：-300-75039u根据设置的窗宽和窗位，可计根据设置的窗宽和窗位，可计算所显示的算所显示的CT值范围：值范围：C-W/2 C+W/2v式中式中C：窗位，：窗位，W：窗宽：窗宽v如如CT图像的窗宽图像

22、的窗宽80、窗位、窗位40显示的显示的CT值范围值范围0 8040-80/2=0 40+80/2=80vCT值值80 白色白色40CT成像的相关概念成像的相关概念体素与像素体素与像素 u体素（体素（voxel）为体积单位为体积单位CTCT扫描中，根据断层设置的厚度、矩阵的大小扫描中，根据断层设置的厚度、矩阵的大小，能被，能被CTCT扫描的最小体积单位扫描的最小体积单位体素有三要素，即长、宽、高体素有三要素，即长、宽、高通常通常CTCT中体素的长和宽都为中体素的长和宽都为1mm1mm，高度或深度则高度或深度则根据层厚可分别为根据层厚可分别为1010、5 5、3 3、2 2、1mm1mm等等u像素

23、（像素（pixel）又称像元又称像元构成构成CTCT图像最小的单位图像最小的单位与体素相对应，体素的大小在与体素相对应，体素的大小在CTCT图像上的表现图像上的表现，即为像素，即为像素像素：像素：组成二维矩阵图像组成二维矩阵图像的最小信息点的最小信息点 像素是二维空间像素是二维空间 面积面积=长长宽宽 大小与矩阵大小与矩阵和和FOV相关相关体素：体素：组成层面图像的最组成层面图像的最小信息源小信息源 体素是三维空间体素是三维空间 体积体积=长长宽宽高（层厚）高（层厚）大小与矩阵、大小与矩阵、FOV和扫描层和扫描层厚相关厚相关体素体素采集矩阵与显示矩阵采集矩阵与显示矩阵 n矩阵（矩阵（matri

24、x）：）：像素以二维方式排列像素以二维方式排列的阵列。它与重建后图像的质量有关的阵列。它与重建后图像的质量有关相同大小的采样野，矩阵越大，像素越相同大小的采样野，矩阵越大，像素越多，重建后图像质量越高多，重建后图像质量越高常用矩阵：常用矩阵：2562、5122和和10242nCT图像重建后用于显示的矩阵称为显示图像重建后用于显示的矩阵称为显示矩阵，通常为保证图像显示的质量，显矩阵，通常为保证图像显示的质量，显示矩阵往往是等于或大于采集矩阵示矩阵往往是等于或大于采集矩阵44重建与重组重建与重组 u重建（重建（reconstruction）原始扫描数据经计算机采用特定算法处理，获得图原始扫描数据经

25、计算机采用特定算法处理，获得图像，称为重建或图像重建像，称为重建或图像重建u重组（重组（reformation）重组是不涉及原始数据处理的一种图像处理方法，重组是不涉及原始数据处理的一种图像处理方法，如多平面图像重组、三维图像处理等如多平面图像重组、三维图像处理等 目前目前CTCT的三维图像处理是在横断面图像的基础上，的三维图像处理是在横断面图像的基础上，重新组合或构筑形成三维影像重新组合或构筑形成三维影像 重组图像质量与已形成的横断面图像有密切关系，重组图像质量与已形成的横断面图像有密切关系，尤其是层厚的大小和数目尤其是层厚的大小和数目 一般，扫描层厚越薄、图像数目越多，重组效果越一般，扫描

26、层厚越薄、图像数目越多，重组效果越好好 准直宽度、层厚与有效层厚(Collimation,Slice and Effective Slice)准直宽度是指CT机球管侧和病人侧所采用准直器的宽度，在非螺旋和单层螺旋扫描方式时，所采用的准直器宽度决定了层厚的宽度，即层厚等于准直器宽度。但在多层螺旋扫描方式时，情况则不完全一样，因为同样的准直宽度可由4排甚至16排探测器接收，而此时决定层厚的是所采用探测器排的宽度。如同样10mm的准直宽度，可以由4个2.5mm的探测器排接收，那么层厚就是2.5mm；如果由16个0.625mm的探测器排接收，那么层厚就变成了0.625mm。有效层厚指扫描时实际所得的层

27、厚，由于设备制造的精确性原因，标称1mm甚至0.5mm的层厚设备制造厂家无法做到如此精确，一般都有一定的误差，其误差范围大约在1050之间，层厚越小，误差越大。一般，层厚的误差与扫描所采用的方式和设备的类型无关。时间分辨力（Temporal Resolution）时间分辨力的主要含义是指扫描机架旋转一周的时间，但在多层螺旋CT中，它还与扫描覆盖范围和重建方式有关，它也是影像设备的性能参数之一，并且与每帧图像的采集时间、重建时间以及连续成像的能力有关。在CT中表示了设备的动态扫描功能，如在多层螺旋CT心脏成像时，时间分辨力的高低则决定了CT机在这方面临床应用的适应性和范围。48部分容积效应部分容

28、积效应 CTCT图像上各个像素的数值代表相应单位体积图像上各个像素的数值代表相应单位体积各组织各组织CTCT值的平均数，它不能如实反映该组值的平均数，它不能如实反映该组织内各个组织本身的织内各个组织本身的CTCT值值部分容积效应与部分容积效应与扫描体位相关扫描体位相关！49v扫描中，凡小于层厚的病变扫描中，凡小于层厚的病变高密度组织中较小的低密度病灶，其高密度组织中较小的低密度病灶，其CTCT值偏高值偏高低密度组织中较小的高密度病灶，其低密度组织中较小的高密度病灶，其CTCT值偏低值偏低v这种现象称为部分容积效应这种现象称为部分容积效应50周围间隙现象周围间隙现象v在同一扫描层面上，与层面垂直

29、的两种在同一扫描层面上，与层面垂直的两种相邻且密度不同的结构，测其边缘部的相邻且密度不同的结构，测其边缘部的CTCT值也不准确值也不准确密度高者其边缘密度高者其边缘CTCT值小值小密度低者其边缘密度低者其边缘CTCT值大值大二者交界边缘分辨不清二者交界边缘分辨不清51密度高者其边缘密度高者其边缘CT值小值小密度低者其边缘密度低者其边缘CT值大值大二者交界边缘分辨不清二者交界边缘分辨不清 滑环技术滑环技术 球管探测器系统可以单向连续旋转,扫描时检查床同时单向连续移动，球管焦点围绕病人旋转的运行轨迹形成一个类似螺旋管，故称螺旋CT扫描（spiral CT，SCT）。单层螺旋单层螺旋CTv滑环技术滑

30、环技术:处理旋处理旋转部分与静止部分的转部分与静止部分的馈电及信号传递（通馈电及信号传递（通过电刷和滑环接触得过电刷和滑环接触得以导电，作单方向旋以导电，作单方向旋转及信号传递）转及信号传递）v螺旋扫描技术螺旋扫描技术v螺旋状扫描轨迹螺旋状扫描轨迹非螺旋CT与螺旋CT的扫描模式示意图单层螺旋单层螺旋CT（一）硬件改进（一）硬件改进 滑环结构滑环结构：分高压滑环和低压滑环。X X线球管线球管热容量大于非螺旋CT机。探测器探测器（detector）采用固体稀土陶瓷探测器以提高X线的利用率。发生器发生器采用体积小的高频发生器，并安装在机架内，高压范围是80140kv。（二）扫描技术（二）扫描技术 螺

31、距（螺距（pitchpitch）：扫描旋转架旋转一周检查床运行的距离与层厚或准直宽度的比值。螺距为1.0，图像质量与射线剂量达到最佳。增加螺距使探测器接收的射线量减少，图像质量下降；减小螺距在同一扫描范围射线量增加，图像质量改善。单层螺旋单层螺旋CTCT缺点缺点 层厚敏感曲线增宽，使纵向（Z轴）分辨力下降。可出现部分容积效应（partial volume effect）而影响图像的质量。对CT设备的要求较高，如大容量X线球管，增加了设备的成本与维修费用。球管旋转的速度相对较慢和Z轴覆盖范围较窄，对心脏等动态器官的成像应用受到限制。多层螺旋多层螺旋CT 多层螺旋多层螺旋CTCT（multi-sl

32、ice CTmulti-slice CT，MSCTMSCT）是指X线球管曝光旋转一周可以同时形成两层以上图像的CT机。主要特点主要特点 宽探测器结构：在Z轴上扩展增宽，64排MSCT的Z轴覆盖宽度可达到28.840mm MSCT宽探测器设计：分为对称型与非对称型排列两种类型 X线束呈锥形束：可出现半影区或称“无用”射线 先进的旋转方式：钢带驱动磁悬浮驱动 锥形X线束与宽探测器结构 先进旋转方式：磁悬浮驱动，最快0.3s/周 锥形锥形X线束与宽探测器线束与宽探测器 MSCT磁悬浮扫描旋转方式磁悬浮扫描旋转方式 大容量X线球管 采集层厚与剂量：亚毫米层厚，剂量降低 大容量高速计算机：提高运算和处理

33、能力 电子束控球管 各向同性各向同性：构成CT图像的像素为正方体时，则各个方面的重建图像的质量达到一致清晰。63多层螺旋多层螺旋CTCT v基本结构同第三代基本结构同第三代CT/单层螺旋单层螺旋CT相比，相比，最主要的差别：最主要的差别：探测器系统探测器系统数据采集系统（数据采集系统（DAS）计算机系统计算机系统64探测器组合与扫描层厚探测器组合与扫描层厚vMSCT使用的使用的X X线束在线束在Z轴轴方向的宽度加大，形成锥方向的宽度加大，形成锥形线束形线束v准直器被用于限制辐射区准直器被用于限制辐射区域（减少非扫描区域的辐域（减少非扫描区域的辐射），不再决定扫描层厚射），不再决定扫描层厚vX

34、X线被线被Z轴方向的轴方向的N排二维排二维探测器阵列同时接受，通探测器阵列同时接受，通过不同的探测器组合来确过不同的探测器组合来确定扫描的层厚定扫描的层厚65v3434排检测排检测器器0.5mm41mm151mm15v 检测器阵列的不同组合可形成多种扫描层厚检测器阵列的不同组合可形成多种扫描层厚66MDCT的螺距的螺距 n 单层螺旋扫描，螺距（单层螺旋扫描，螺距（P）：射线束宽度与床速的比值）：射线束宽度与床速的比值 n MDCT的螺距：的螺距：u一次旋转床移动的距离一次旋转床移动的距离/所采用探测器的宽度所采用探测器的宽度u射线束螺距的概念：射线束螺距的概念：射线束螺距射线束螺距=一次旋转床

35、移动的距离一次旋转床移动的距离/射线束宽度射线束宽度 射线束螺距与单层螺旋射线束螺距与单层螺旋CT螺距的概念接近，即螺距的变化螺距的概念接近，即螺距的变化与患者的辐射剂量直接相关与患者的辐射剂量直接相关u层厚螺距的概念：层厚螺距的概念：层厚螺距层厚螺距=一次旋转床移动的距离一次旋转床移动的距离/层厚宽度层厚宽度 层厚螺距是根据层厚宽度确定层厚螺距是根据层厚宽度确定 它与射线束螺距的换算：层厚螺距它与射线束螺距的换算：层厚螺距=层厚数层厚数射线束螺距射线束螺距 层厚螺距层厚螺距3=单层螺旋扫描的螺距单层螺旋扫描的螺距0.75 层厚螺距层厚螺距6=单层螺旋的螺距单层螺旋的螺距1.5 螺距螺距P能表

36、示出在能表示出在z轴方向上采集的连续数轴方向上采集的连续数据是否存在间隙据是否存在间隙(P1)或有重叠或有重叠(P1)。例如，例如，64层层MSCT x线束总准直宽度为线束总准直宽度为640.625mm，当进床距离为，当进床距离为60mm/周时周时，P=60/40=1.5。MSCT的螺距定义为：的螺距定义为：P=(X线管旋转线管旋转1周进床周进床距离距离)（x线束总准直宽度）。这一定义对线束总准直宽度）。这一定义对单层螺旋单层螺旋CT和和MSCT都适用。都适用。68多层螺旋多层螺旋CT的优点：的优点：最主要最主要X线输出效率提高线输出效率提高（1）扫描范围覆盖率增加，）扫描范围覆盖率增加，扫描

37、速度提高扫描速度提高（2）提高）提高X射线利用效率和球管使用射线利用效率和球管使用寿命寿命（3）提高检查）提高检查速度速度，减少患者等待时间，增加，减少患者等待时间，增加患者检查流通量患者检查流通量（4）成像所需射线总量减少成像所需射线总量减少（改进重建算法，（改进重建算法，Z轴数据利用率提高，与单层螺旋比，轴数据利用率提高，与单层螺旋比，40%曝光量）曝光量）（5）散射线剂量降低）散射线剂量降低（6）0.5mm层厚扫描，体素各向同性层厚扫描，体素各向同性改善改善多多方位和三维重组图像质量方位和三维重组图像质量双源双源CTCT 双源双源CTCT结构特点与优势结构特点与优势 1.双球管呈90度排

38、列，各对应相应探测器 2.可提供两套系统的kV和mAs 3.可进行双能量成像 4.采用磁悬浮驱动，运行速度0.30秒/周 5.最大扫描范围200cm，空间分辨率0.4mm320排CT 320排是目前CT扫描仪中探测器排数最多的CT机，Aquilion One CT探测器阵列物理排数也为等宽并且达到320排，每排探测器的宽度为0.5mm，因此该款机型探测器阵列纵向的物理总宽度达到160mm，扫描机架旋转一周的最短时间是0.35秒。在冠状动脉扫描成像方式中，Aquilion One采用非螺旋扫描模式，由于160mm足够覆盖整个心脏，故在心率控制良好的情况下，一次旋转就能完成整个心脏图像的采集。心脏

39、成像的图像重建方式根据心率的变化有单扇区（180）、双扇区（90）、3扇区（60）以及5扇区（36）。在螺旋扫描方式中，320排CT只采用了其中的160排探测器阵列，即80mm的物理覆盖宽度。伪影：图像干扰诊断准确性的影像，形状各异伪影：图像干扰诊断准确性的影像，形状各异 伪影来源分两类：伪影来源分两类：患者造成的伪影：多为运动伪影患者造成的伪影：多为运动伪影 体内不自主器官运动和体位移动体内不自主器官运动和体位移动条状伪影条状伪影 患者身上的金属物（患者身上的金属物（枕骨结节）枕骨结节）放射状伪影放射状伪影 软组织软组织/骨边缘骨边缘条纹状伪影条纹状伪影（空间采样频率不足）（空间采样频率不足

40、）设备引起的伪影：不可避免的设备引起的伪影：不可避免的 性能不稳定、探测器间的响应不一致性能不稳定、探测器间的响应不一致环状伪影环状伪影 投影数据测量转换误差投影数据测量转换误差直线状伪影直线状伪影 采样频率较低采样频率较低直线状伪影直线状伪影 射线硬化射线硬化宽条状伪影宽条状伪影常见的伪影及避免措施常见的伪影及避免措施u患者运动伪影患者运动伪影:训练患者训练患者缩短扫描时间缩短扫描时间(最有效方法最有效方法)利利用运动伪影抑制软件用运动伪影抑制软件u金属伪影金属伪影:去除患者携带金属物，无法取下去除患者携带金属物，无法取下,设法倾斜机架设法倾斜机架角度避开角度避开利用金属伪影抑制软件利用金属

41、伪影抑制软件u射线束硬化伪影射线束硬化伪影:焦点侧采用弓形滤过减少伪影焦点侧采用弓形滤过减少伪影调节窗宽调节窗宽窗位改善伪影窗位改善伪影扫描时尽可能避开骨性结构扫描时尽可能避开骨性结构u部分容积伪影部分容积伪影:采用薄层扫描采用薄层扫描改变图像重建算法改变图像重建算法采用容采用容积伪影抑制扫描技术积伪影抑制扫描技术u采样或测量系统误差采样或测量系统误差(准确采样的前提原则准确采样的前提原则:采样频率是被成采样频率是被成像物体最高空间频率的两倍像物体最高空间频率的两倍):):局部放大扫描局部放大扫描根据不同部根据不同部位采用合适重建算法（高分辨率、标准、软组织）位采用合适重建算法（高分辨率、标准

42、、软组织）u扫描系统误差扫描系统误差:每天开机或连续几小时不工作后，作系统校每天开机或连续几小时不工作后，作系统校正测量及其定期地作系统维护正测量及其定期地作系统维护如出现伪影，及时与维修工如出现伪影，及时与维修工程师联系程师联系u噪声引起的伪影噪声引起的伪影:增加扫描剂量增加扫描剂量采用专用滤过算法采用专用滤过算法 7378CT扫描的辐射防护特点扫描的辐射防护特点uCT窄束窄束X线，常规线，常规X线检查线检查锥束锥束X线：同样线：同样照射条件，宽束照射条件，宽束X线剂量大，散射线多线剂量大，散射线多uCT的射线能量高：的射线能量高：120kV以上，以上，X射线线质硬、射线线质硬、穿透性强、被

43、人体吸收少穿透性强、被人体吸收少uCT：探测元器件转换效率高、损失少，：探测元器件转换效率高、损失少，X线利线利用率要较常规用率要较常规X线检查高线检查高uCT的的X线管滤过要求比常规线管滤过要求比常规X线管高，对人体线管高，对人体有害的软射线基本被吸收：一束相对单一的高有害的软射线基本被吸收：一束相对单一的高能射线能射线单击此处编辑母版标题样式80图像的显示、存储和传输图像的显示、存储和传输v图像显示：显示器图像显示：显示器-“监视器监视器”-阴极射线阴极射线管，位于操作台，供操作技师和诊断医管，位于操作台，供操作技师和诊断医师观察图像及进行相关操作师观察图像及进行相关操作v图像储存：图像储

44、存：硬盘：短期储存硬盘：短期储存数字磁带或光盘数字磁带或光盘长期长期/永久储存永久储存光盘存储容量：光盘存储容量：650650兆（兆（MbMb），约可），约可存储未压缩的存储未压缩的CTCT图像一千多幅图像一千多幅81vCTCT图像的传输图像的传输CTCT的的图像图像和文字采用电子方式从和文字采用电子方式从CTCT机传输到其机传输到其它设备它设备激光相机激光相机拍摄照片拍摄照片工作站工作站图像处理或诊断图像处理或诊断其它显示工作站其它显示工作站v传输方式：传输方式：直接连线直接连线:CT:CT机机设备设备专用网络：图像存储和通讯网络专用网络：图像存储和通讯网络 PACS （picture ar

45、chiving and communications system）采用传输网络协议和接口设备采用传输网络协议和接口设备知识点知识点7-1-2机房的工作环境要求温度：温度：为宜。为宜。湿度：要求保持在左右。湿度：要求保持在左右。电源：最好采用专线，专用变压器，应避免电源电源：最好采用专线，专用变压器，应避免电源 电压变化大的负载供线。电压变化大的负载供线。防尘：静电感应可使灰尘附着于元器件表面，既防尘：静电感应可使灰尘附着于元器件表面，既影响元器件的散热又影响其性能。影响元器件的散热又影响其性能。因此应保持室内良好的清洁度。因此应保持室内良好的清洁度。空气净化：室内必须安装通风设备。空气净化：

46、室内必须安装通风设备。机房射线防护：扫描室的墙壁要按照线防护要机房射线防护：扫描室的墙壁要按照线防护要求的规定进行处理，控制室与扫描求的规定进行处理，控制室与扫描间的隔墙应符合线防护的要求。间的隔墙应符合线防护的要求。观察窗：应安装足够大的合乎防护要求的铅当量观察窗：应安装足够大的合乎防护要求的铅当量的铅玻璃，以观察病人。的铅玻璃，以观察病人。83CT机的准备机的准备 u训练训练X X线球管线球管从低千伏、毫安到高千伏、毫安的多次曝光从低千伏、毫安到高千伏、毫安的多次曝光目的目的:使一段时间不使用的冷却的球管逐渐升温，使一段时间不使用的冷却的球管逐渐升温，避免突然过冷、过热的情况出现，保护球管避免突然过冷、过热的情况出现，保护球管训练程序由于训练程序由于CTCT型号的差别有所不同型号的差别有所不同uCT值校准值校准对电器设备（特别是探测器）由于环境变化在扫对电器设备（特别是探测器）由于环境变化在扫描时引起的误差进行修正，又称描时引起的误差进行修正，又称“零点漂移校正零点漂移校正”具体要求参照具体要求参照CTCT的操作手册的操作手册