CT检查与诊断技术总论课件

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1、CT检查与诊断技术检查与诊断技术第一章第一章 总论总论池州市人民医院影像教研室 钱彬1编辑版ppt教学内容与要求教学内容与要求l熟悉CT成像技术发展及临床应用范围l熟悉CT检查基本步骤与方法l熟悉CT诊断方法l掌握CT图像后处理及质量控制技术l理解CT有关基本概念l了解CT成像技术原理2编辑版ppt第一节第一节 CT成像技术概述成像技术概述lCT（computed tomography）：计算机X线断层成像lX线体层成像技术与计算机技术相结合的产物lCT的发明弥补了X线平片密度分辨率低、影像重叠的不足，是放射学里程碑式的重大发明，使得影像学进入了一个全新的阶段3编辑版ppt一、一、CT成像技术

2、发展史成像技术发展史l1895年伦琴发现X射线l1917年奥地利数学家Radon图像重建理论的数学方法l1971年英国科学家Hounsfield发明了第一台头CTl1974年美国工程师Ledley设计出第一台全身CTl1989年单层螺旋CT发明并在临床应用，是CT影像学的一场真正技术革命l1998年在北美放射年会上推出的多层螺旋CT（MSCT）带来了CT的又一次技术革命l2009年能谱CT的出现，使得CT从功能水平诊断疾病成为可能，4编辑版pptCT发展史发展史CT一经问世，就进入迅速发展的快车道，技术在不断更新换代一经问世，就进入迅速发展的快车道，技术在不断更新换代1972年 CT正式应用于

3、临床 1974年 全身CT应用于临床 1978年 国内开始引进CT 1983年 电子束CT（EBCT）研制成功 1989年 螺旋CT应用于临床 1993年 双排CT研制成功 1998年 4排螺旋CT应用于临床 2000年 采集8层的螺旋CT问世 2002年 采集16层的螺旋CT问世 2004年 采集64层的螺旋CT问世5编辑版pptCT发展发展l第一代第一代CT机机lX线笔形线束l平移-旋转方式（机架直线平移）l探测器单个或数个（直线排列）l先一次平移、后旋转1度，采集160个数据l旋转180度，共得到28800个数据l一幅图像约需5minl一次检查约需35minl射线利用率低，伪影难以避免l

4、应用范围：头颅6编辑版pptCT发展发展l第二代第二代CT机机l狭扇形X射线束，扇角15。20。l平移-旋转方式l探测器10-30个（直线排列）l先平移，后旋转（扇角度数）l一幅图像需时2060sl采样精确性增加，图像质量改善；由于探测器直线排列、扇形X线束，致中心与边缘测量值不相等，图像需校准l应用范围：头颅7编辑版pptCT发展发展l第三代第三代CT机机l广角扇形X射线束，30。45。l旋转-旋转方式l探测器数目300-800个（扇形排列）l一幅图像需时约5sl应用范围：全身（心脏除外）l优点：X线利用率提高；不需平移l缺点：探测器稳定性较差，容易引起采样不足，需要校正；否则易产生环形伪影

5、8编辑版pptCT发展发展l第四代第四代CT机机l扇束形X线，扇角50。90。l固定-旋转方式(探测器固定，球管旋转)l探测器数目600-2000个（固定在四周）l一幅图像约需2sl应用范围：全身l特点：扫描时间短，图像更清晰,探测器稳定性要求降低l缺点：不能用后准直器消除散射现象；探测器数目太多，浪费（淘汰）9编辑版pptCT发展发展l第五代第五代CT（电子束（电子束CT）l电子束扫描、动态空间扫描l扫描时间约10msl应用范围：心肺等动态器官l缺点：昂贵，图像信噪比差；已淘汰10编辑版pptCT机分代机分代l按照其问世时间先后划分l并不说明后者一定优于并取代前者l早期第三代CT，X线管电源

6、和探测器信号通过电缆传输（非螺旋）l后来采用滑环技术传输电源和数据信号l尽管这五代CT机都已淘汰，但了解各代CT机性能构造，对学习当今CT的技术原理有所帮助l目前的螺旋CT都运用了第三代CT技术的基本设计11编辑版ppt二、二、CT成像技术临床应用评价成像技术临床应用评价l临床应用价值临床应用价值l真正的断面图像，组织结构无重叠l软件后处理，获得诊断所需多方位图像l用于高危人群的健康筛查、疾病随访、治疗效果评价l密度分辨率明显高于常规X线检查l定位、定量、定性分析lCT介入、功能成像l检查方便，无创伤l临床应用局限性临床应用局限性l空间分辨率低于X线摄影l密度分辨率低于MRIl时间分辨率不及D

7、SAl辐射损伤lCT检查费用较贵12编辑版ppt三、三、CT成像技术新进展成像技术新进展lCT技术性能的进步技术性能的进步l覆盖面积更宽：探测器排数增加（128、256、320排）机架旋转一周，可以覆盖单个器官l扫描速度更快：机架旋转速度，进床速度；全身扫描最快可小于5秒，可不屏气；危重病人，儿童等l分辨率更高：各向同性高分辨率：Z轴空间分辨率：薄层 X/Y平面空间分辨率：多种因素 密度分辨率：图像噪声水平l辐射剂量更低：管电流自动调制、管电压智能选择、屏蔽、过滤等13编辑版pptlCT技术应用的进展技术应用的进展l心脏成像：冠心病筛查l灌注成像：缺血评估l能量成像：双能量扫描（不同管电压）、

8、物质 定性分析和定量测定14编辑版ppt第二节、第二节、CT成像原理成像原理一、CT成像物理学基础1、均匀物质对X射线吸收规律X射线通过物质时，其强度I是随物质的厚度x按指数规律衰减X：通过物质的厚度I：通过物质后的强度I。：入射X射线强度U：该物质的X射线吸收系数U越大、X射线衰减越大15编辑版ppt2、X线通过非均匀物质线通过非均匀物质1 2 3 I。InnX线通过的组织分割成许多小单元，每个小单元称为体素每个体素衰减系数相加，求出衰减系数之和（u）为方便医学使用，英国工程师Hounsfield定义了CT值的概念I。16编辑版pptCT值值lCT值值l表达组织密度的统一单位lCT值的单位是

9、Hul以水的吸收系数（uW=1）为标准，K=1000，为分度因子 水 骨 空气 1.0 2.0 0CT值 0 +1000 100017编辑版ppt二、二、CT成像基本原理成像基本原理l高电压作用于X线管 发出的X线束（光信号）对人体检查部位进行断面扫描 探测器接收某层面吸收后剩余的X射线 经放大转换成电信号 经模/数转换器（A/D）转换成数字信号 输入计算机储存和计算 得到该层面各单位容积（体素）的X线吸收值 经数/模（D/A）转换成CT图像 显示设备显示图像 lCT成像的本质是衰减系数成像（u成像）18编辑版ppt示意图示意图19编辑版ppt扫描扫描20编辑版ppt狭束狭束X射线的获取射线的

10、获取l准直器：允许X射线通过的细长狭窄通道lX管一侧的准直器用于减少伴影的作用；探测器一侧的准直器用于减少散乱射线，并限定断层厚度21编辑版ppt探测器探测器l接收经人体某层面吸收后剩余的X射线l将光信号转换成电信号输入计算机22编辑版ppt图像重建图像重建光信号 电信号 数字信号 灰阶图像重建23编辑版ppt三、三、CT图像相关概念图像相关概念l图像矩阵（matrix）l二维方式排列的阵列（纵横排列）l矩阵越大，像素越多，图像质量越高l一幅CT图像可以用mxn矩阵表示l目前常用的矩阵：256x256 512x512 1024x1024l如：512x512=262144个像素24编辑版ppt体

11、素和像素体素和像素l体素（voxel）l能被CT扫描的最小体积单元l长、宽、高（层厚）l像素（pixel）lCT图像的最小单元l图像矩阵的基本单元l与体素相对应，是一定大小的体素在CT图像上的二维表现l多排螺旋CT实现了各向同性，即像素在长宽高三个方向上一致25编辑版ppt重建重建l原始数据输入计算机l数据计算、函数运算、数模转换l得到一幅用于诊断的CT图像以上处理过程称为重建26编辑版ppt灰阶灰阶l图像矩阵中每个像素的不同CT值l经数/模转换成相应的不同亮度的信号l将白色到黑色之间的灰度分成若干个等级27编辑版ppt部分容积效应部分容积效应l同一层面中，垂直厚度内如果有两种以上不同密度组织

12、相互重叠，所获得的密度不能如实反映其中的任何一种组织28编辑版ppt螺距（螺距（pitch）l螺旋扫描中，球管旋转一周，扫描床移动距离与准直器宽度之比l准直器宽度指层厚，l螺距=球管旋转360度床移动距离/层厚l使用小螺距可提高图像质量，但增加了病人曝光剂量29编辑版ppt第三节、第三节、CT数据采集方式数据采集方式l非螺旋非螺旋CTl螺旋螺旋CT：l滑环技术l扫描床匀速平移lX线管连续曝光旋转l快速容积扫描30编辑版ppt螺旋螺旋CT与非螺旋与非螺旋CT比较比较常规常规CT间隔式扫描间隔式扫描螺旋螺旋CT容积扫描容积扫描轨迹呈螺旋形轨迹呈螺旋形31编辑版ppt螺旋螺旋CT与非螺旋与非螺旋CT

13、比较比较l螺旋螺旋CT优点优点：l提高了扫描速度，一次屏气完成扫描l容积扫描，避免了小病灶的遗漏l任意回顾性重建l时间分辨率提高32编辑版ppt螺旋螺旋CT扫描扫描单排单排旋转一周一幅图像旋转一周一幅图像多排多排旋转一周多幅图像旋转一周多幅图像33编辑版ppt多排螺旋多排螺旋CT（MSCT）l与单排螺旋CT的主要区别是数据采集系统的改进l核心是探测器阵列和数据采集系统（DAS）l探测器在Z轴（人体长轴）方向上的排列从一排到几排甚至几百排（2、4、8、16、64、128、256、320）l探测器的排列方式：等宽型、非等宽型l等宽型：组合灵活、层厚改变方便l非等宽型：数目较少，对X线吸收较少，X线

14、利用率较高单层探测器多层探测器X X 光管X X 光管34编辑版ppt探测器排数越多越好吗探测器排数越多越好吗l一般排数越多，探测器宽度越宽，一次扫描完成的范围越大l排数越多，检查时间越短，越有利于运动部位的检查，如：心脏l对于其他部位检查，差别不大，都能满足诊断需要35编辑版ppt等宽型和非等宽型探测器等宽型和非等宽型探测器16排，等宽型排，等宽型（a）34排，非等宽型排，非等宽型（b）8排，非等宽型排，非等宽型（c）36编辑版pptl电子开关电子开关l位于探测器后面l控制探测器的不同组合l将采集的信号传输给数据采集系统（DAS）l选层选层l探测器的不同组合探测器的不同组合l后准直器遮盖作用

15、后准直器遮盖作用37编辑版ppt数据采集通道（数据采集通道（DAS）lMSCT根据所选层厚不同，可将多排螺旋CT组合成不同的n组，构成n组数据采集通道l每个通道的数据代表同一个Z轴方向的相邻n层的数据采集，它可能来自一个探测器排，也可能是几个探测器排的数据相加ln组采集通道在扫描过程中，同时分别对各自连接的探测器接收的X线所产生的电信号进行采集、输出l数据采集通道数目（DAS）决定机架旋转一周时同步采集图像的层数38编辑版ppt准直器准直器39编辑版ppt8排非对称型探测器阵列排非对称型探测器阵列l后准直器遮盖1.5mm的0.5mm，加上中间1mm，可得到4幅1mm图像2.5mm5mm1.5m

16、m1mmDAS（四个数据采集通道）40编辑版ppt8排非对称型探测器阵列排非对称型探测器阵列 后准直器开放10mm，分别将1mm、1.5mm两个探测器组合到一个通道，连同两侧得到4幅2.5mm图像5mm2.5mm1.5mm1mmDAS（四个数据采集通道）41编辑版ppt8排非对称型探测器阵列排非对称型探测器阵列l后准直器开放20mm，将1mm、1.5mm、2.5mm三个探测器组合成一个通道，连同两侧，可得到4幅5mm图像5mm2.5mm1.5mm1mmDAS（四个数据采集通道）42编辑版ppt第四节、第四节、CT图像重建图像重建l人体组织吸收系数u重建（投影数据）计算机处理计算机处理投影数据投

17、影数据重建图像重建图像二维分布二维分布灰阶图像灰阶图像43编辑版ppt图像重建的物理基础图像重建的物理基础lX线在通过物质时其强度按指数形式衰减l体素：能被CT扫描的最小体积单元l像素：一定大小的体素在CT图像上的二维表现，CT图像的最小单元l图像矩阵：二维方式排列的阵列，基本单元是像素l像素的物理意义：代表组织的吸收系数（u）或CT值44编辑版pptCT图像重建方法图像重建方法l理论基础：二维或三维物体能够通过其无限多个投影来确定（1917年数学家雷顿Radon）l直接矩阵法（解方程法）l反投影法l滤波反投影法（卷积法）l傅里叶变换法45编辑版ppt第五节、第五节、CT图像后处理图像后处理一

18、、简单的图像处理功能（一）窗口技术u人体组织在CT上表现为2000个不同的灰度（-1000至+1000），人眼不能分辨出如此微小的差别，一般只能分辨出16个灰度，当两种组织的CT值相差125HU（2000/16=125）以上时，人眼才能分辨，而人体组织的CT值多数相差不足125HU。u为了提高组织结构细节的显示，使CT值差别小的组织能分辨，CT机在设计上引入窗宽（WW）与窗位（WL）进行调整，称为窗口技术。46编辑版ppt窗宽（窗宽（WW）lCT图像上所包含的CT值范围l在此CT值范围内的组织结构按其密度高低从白到黑分为16个灰阶供观察对比。如：窗宽80HU，则其CT值差别在5HU（80/16

19、=5）以上即可分辨l窗宽的宽窄直接影响图像的对比度和清晰度，窗宽越大，图像越光滑，边缘越模糊，适用于分辨率差别较大的组织，如肺组织。相反，适用于分辨率差别较小的组织。纵膈窗 窗宽：35047编辑版ppt窗位（窗位（WL）l窗宽上下限的平均数，即CT值的中心l由于不同组织的CT值不同，窗位的选择应大致相当于目标组织的CT值，l窗位越大，图像越黑；反之越白肺窗 窗位：-60048编辑版ppt（二）、几何测量技术（二）、几何测量技术l距离l角度l面积l体积lCT值:判断病变的性质 了解病变的血供49编辑版ppt二、高级图像后处理技术二、高级图像后处理技术l多平面重组（MPR）l曲面重组CPR）l最大

20、/小密度投影（MIP、MinIP）l表面阴影显示（SSD）l容积再现（VR）l仿真内镜（VE）50编辑版ppt多平面重组多平面重组MPR）l从原始断面图像上获得矢状面、冠状面及任意斜面的二维图像重建方法l适用全身组织器官的形态学改变，尤其对判断颈部、颅底、肺门、纵膈、腹部、血管等解剖结构复杂部位的病变性质、侵犯范围、毗邻关系，小骨折碎片、胆道、输尿管结石的定位具有明显优势51编辑版pptMPR52编辑版ppt曲面重组（曲面重组（CPR）l特殊的MPR重建技术l将人体内曲面结构的组织，如强化的血管、输尿管、胆管、牙齿、脊柱等全程展示的一种重建方法显显示示输输尿尿管管全全程程及及结结石石53编辑版

21、ppt最大密度投影（最大密度投影（MIP）l利用容积数据中在视线方向上密度最大的全部像元值成像的投影技术l优点：显示高密度结构（碘对比剂、钙化、肺小结节）l缺点：信息丢失较多，不适合精细结构观察l应用：肺小结节检出、观察血管、输尿管走形等54编辑版pptMIP55编辑版ppt最小密度投影（最小密度投影（MinIP）l利用容积数据中在视线方向上密度最小的像元值成像的投影技术l优点：显示低密度结构l缺点：信息丢失较多，不适合精细结构观察l应用：肺内气体潴留评价、大气道、支气管树、胃肠道等中空结构病变的观察56编辑版ppt表面阴影显示（表面阴影显示（SSD）l通过选定的阈值，确定容积数据中物体的表面

22、几何信息，运用虚拟光源加上明暗阴影，呈现立体感较强的三维成像技术l优点：显示立体结构l缺点：仅利用表面数据，信息丢失较多l应用：骨骼、血管、气道和胆囊等中空器官57编辑版pptSSD58编辑版ppt容积再现（容积再现（VR）l对全部容积数据进行遮盖成像l是目前MSCT三维图像后处理中应用最广泛的技术之一l优点：显示立体结构，美观，应用广泛l缺点：信息丢失量大，不适合精细结构观察l应用：各类三维重建59编辑版pptVR60编辑版pptVR61编辑版ppt仿真内镜（仿真内镜（VE）l腔内重建技术，并依靠导航技术模拟纤维光学内镜观察腔内结构l优点：无创、显示呼吸道、肠道、鼻窦、血管内等表面结构l缺点

23、：适用范围有限，不能活检、检查前准备l应用：仿真结肠镜、胃镜、气管镜等62编辑版pptVEVE结肠镜结肠镜63编辑版ppt第六节、第六节、CT图像质量图像质量lCT图像质量的优劣，影响影像诊断的准确性l获得优质图像，以下三个方面：l图像质量的评价指标l影响图像质量的技术因素l图像质量的控制方法64编辑版ppt一、一、CT图像质量的评价指标图像质量的评价指标l利用某些特殊的检测工具，运用物理学原理，对图像质量进行评价（客观评价）噪声密度分辨率空间分辨率伪影65编辑版ppt噪声噪声l均匀物质成像时，图像矩阵中各像素值的随机误差，直接影响密度分辨率，（采样过程中接收到的某些干扰正常信号的信息）l图像

24、表现：斑点、细粒、网纹、雪花点l产生原因：量子噪声（主要原因）：扫描剂量不足 电子噪声：探测器的性能 图像重建过程l通过扫描水模测得划定感兴趣区中CT值的标准差表示（SD）66编辑版ppt密度分辨率（低对比度分辨率）密度分辨率（低对比度分辨率）l在低对比度条件下，从背景中辨别最小物体的能力l反映图像能分辨的最小密度差别l衡量软组织对比度的重要指标l表示方法：例如：o.35%，5mm，o.35Gy 表示：物体直径5mm，病人接收剂量o.35Gy 密度分辨率为o.35%l影响因素：噪声（扫描剂量），窗口技术l像素越大，层厚越厚，密度分辨率越高67编辑版ppt68编辑版ppt空间分辨率（高对比度分辨

25、率）空间分辨率（高对比度分辨率）l在高对比度条件下，图像区分物体空间大小的能力l评价CT系统性能的重要指标l影响因素：lX/Y平面空间分辨率：X线焦点大小、X射线束的宽度、探测器单元孔径与间距、焦点与探测器距离、重建方法、矩阵等lZ轴空间分辨率：层厚l表示方法：LP/cm（每厘米线对）l像素越小，层厚越薄，空间分辨率越高69编辑版ppt70编辑版ppt伪影伪影l扫描过程中，由于某些因素导致CT图像中不存在而出现在CT图像中干扰图像l种类：设备引起的伪影：性能差、故障 病人造成的伪影：运动、异物l伪影种类：或明或暗的条状、带状、环状、其他形状71编辑版ppt与设备有关的伪影与设备有关的伪影l部分

26、容积效应：l病变直径小于层厚72编辑版pptl线束硬化伪影lX射线原因73编辑版pptl条纹噪声伪影l光子量不足74编辑版pptl环状和带状伪影：采集通道数据差异75编辑版ppt与病人有关的伪影与病人有关的伪影l运动伪影76编辑版pptl金属伪影77编辑版ppt二、技术因素对二、技术因素对CT图像质量的影响图像质量的影响l曝光条件：管电压、管电流、曝光时间l准直宽度和采集层厚：层厚越窄、空间分辨率越高、部分容积效应越小、但噪声增加、密度分辨率下降；反之亦然l螺距：螺距越小，图像质量越高、时间分辨率下降、接收剂量增加l重建矩阵：重建矩阵越大、空间分辨率增加、密度分辨率下降l重建层厚和重建间隔：重

27、建间隔小于重建层厚，可显示更多的细节l卷积核：重建算法（平滑、标准、高分辨率）78编辑版ppt三、三、CT图像的质量控制图像的质量控制l保证和控制影像质量符合诊断要求：质控l质量保证（QA）l质量控制（QC）79编辑版pptCT质量控制内容质量控制内容l对X射线成像设备系统进行性能检测和监测维护的技术方法lCT值线性检测lCT值均匀性检测l非螺旋扫描层厚检测lCT辐射剂量检测80编辑版ppt第七节、第七节、CT检查技术检查技术lCT检查适应症（全身各部位）l颅脑l头颈部l胸部l腹部l盆腔l脊柱l四肢骨关节81编辑版ppt二、二、CT检查前准备和注意事项检查前准备和注意事项l要求病人自带所有以前

28、检查的各种影像学资料，如平片、CT、MRI、US等，供诊断参考lX射线对人体有一定的辐射损伤，怀孕期间慎用CT检查，妊娠早期禁止CT检查；婴幼儿CT检查应严格掌握指针l腹部检查前一周不能做钡剂造影检查，l肾脏检查前不能做静脉肾盂造影检查l腹部检查前一周不吃含金属的药物，胃扫描前必须空腹及充盈凉开水l盆腔扫描前膀胱必须充盈l头颅扫描前必须摘掉头上发夹、耳环等金属物品l眼眶扫描时患者要闭目平视，眼球不能转动l检查过程中，患者禁止移动身体，胸腹部检查过程中要憋气82编辑版pptlCT增强检查要用碘造影剂，要询问有无碘、青霉素过敏史，增强前应做好谈话、签字等手续，增强结束后需在我科留观1小时方能离开l

29、危重和老年病人需家属或医生陪护83编辑版ppt三、检查方法三、检查方法l平扫:不用造影剂l增强扫描：经静脉注射造影剂 普通增强 多期动态增强：时间分辨率提高 目的：发现平扫不能显示的等密度病变 定性lCT血管成像（CTA）84编辑版ppt平扫平扫增强增强CT血管成像（血管成像（CTA）85编辑版ppt四、四、CT检查对比剂检查对比剂l阴性对比剂：空气、水等l阳性对比剂：碘剂、钡剂等l经肾脏排泄的有机碘化物：离子型 非离子型l注射方案（团注）：量、流速、延迟时间l对比剂副反应及处理86编辑版ppt第八节、第八节、CT诊断方法与报告书写诊断方法与报告书写lCT图像分析与诊断l熟悉正常断面解剖是正确诊断的前提l了解CT检查方法l全面系统观察CT图像l分析和归纳异常CT征象：数目、部位、大小、形态、边界、密度、增强扫描病变强化特征、与邻近结构关系l结合临床病史87编辑版ppt二、二、CT诊断报告书写诊断报告书写lCT诊断报告书写前准备l审阅申请单，了解病史，明确检查目的l认真审阅CT图像lCT诊断报告书写内容l一般资料：病人信息、CT号、检查部位、日期等l检查技术和检查方法lCT表现描述l诊断结论：肯定性诊断、否定性诊断、可能性诊断l签名88编辑版ppt