CT成像技术

1、CT成像技术一、CT的产生与发展 一）CT的诞生影像诊断技术及发展史1895X线发现1930增感屏 1938旋转阳极X线管1951闪烁扫描 1954荧光增强管1955照相机1960X线TV 19636脉冲高压发生器1964闪烁图像数据分析1966A超1967B超1970核医学综合数据处理 1972X线CT1975电子扫描1978小型回旋加速器1978图像综合诊断1979MRI1979ECT、PECT1980DF（数字透视影像） 1982CR（计算机摄影）1982多普勒图像1982PACS1985超导MRI 1895，德国科学家伦琴发现X射线。 1917年，奥地利数学家雷登，用数学方法通过物体的投影集合来重建图像。 1963年，美国物理学家科马克探索出用X线投影的数据来重建图像的数学方法。 1971年10月，英国工程师享斯菲尔德设计出第台CT扫描机，标志CT机的诞生。 科马克和享斯菲尔德同获1979年诺贝尔医学奖。二） CT：是英文computed tomography的缩写，又称计算机X线体层摄影。 CT的发展，大致分五代 第一代CT机1. 球管：油冷固定阳极，笔形束。2. 探测器：2

2、3个，与球管相对固定，可球管同时平移旋转。3. 扫描方式：先平移，后旋转14. 时间：35分钟/层。二） 第二代CT 1. 球管：520的山扇形线束。 2. 探测器：330个晶体控测器，与球管相对固定，与球管同时平移旋转。 3. 扫描方式：先平移，后旋转520。 4 . 扫描时间：2090秒/层。三） 第三代CT 1 .球管：3045广角扇形线束，可包括整个扫描区域 2 .探测器：300800个，相对球管同时作旋转。 3. 扫描时间：295秒/层。4. 扫描方式：球管和探测器共同围绕物体旋转扫描。 4. 扫描方式：球管和探测器共同围绕物体旋转扫描。四） 第四代CT 1. 球管：基本与三代相同。 2 . 探测器：6001500个固定探温暖器分布整个圆周上， 3 . 扫描方式：只有球管环绕人体旋转扫描。 4. 扫描时间：15S/层五） 第五代CT 电子枪发射电子束，加速后进入电磁线圈聚焦，打到钨靶，产生X射线，同时扫描， 依 次30、50、100ms打到其他钨靶，一次可获得8幅图像。六） 螺旋扫描机 1.利用滑环技术，连续扫描。 2.特点：大大缩短扫描时间，提高检查效率，提高图像质量。 3

3、.扫描时间：1S/层甚至更快。三、CT的临床应用： 1.CT图像清晰，密度分辨率高。 1） 清晰显示脑组织、腹部完质脏器等 2） 分辨组织结构（肌肉、脂肪、器官、血管等空全等） 3） 肺部CT扫描明显优于普通X线摄影和MRI 2.对病灶的定位、定性准确。 3.为临床提供直观可靠的影像学资料。四、基本概念 一） 空间分辨率 1.是指在高对比度的情况下，鉴别微细变化的能力即显示最小体积病灶结构的能力。 2.空间分辨率由线束的几何尺寸决定与X线剂量大小无关。 3.点扩散函数的半宽度法。 4.调制传递函数（MTF）的截止频率法，用p/cm表示。二） 伪影 由于各种原因的影响而产生皮检体不存在的假象。 1.移动条纹伪影； 原因：随意、不随意的运动，如心跳、呼吸、吞咽。 图像：粗细不均、黑白相同的条状影。 2.交叠混淆伪影； 3.杯状伪影； 4.角度伪影； 5.模糊伪影； 6.帽状伪影 7.环状伪影。 二 矩阵 由一维（行和列）排列的方格组成，常有2562、5122、6402、10242。1.象素： 构成图象最小的单位，也就是方阵中的一个小方格。2. 体素：象素与线束厚度的乘积。3. CT值标度；

4、 1） 用于测量CT图像密度值的统一计量单位； 单位是享氏单位（H） 2） CT值=(u物-u水)1000/u水 3） 划定：水CT值为1H空气-1000H，密质骨+1000H4. 1) 窗宽：是CT图像在荧光屏上对应于图像灰阶的CT值范围； 2) 窗位；又称窗中心；是对应于图像灰阶的中心CT值。 3） 窗宽、窗位的关系： 每一幅图像都有窗宽、窗位 适当的窗宽、窗位可以更好地显示组织结构和病理改变。五、CT机的硬件结构 一） 扫描机架系统通常采用三点支承大圆盘，包含有X射线管，探测器等结构，可作2025的倾斜1.X射线管构造与普通X线球管基本相同1） 旋转阳极的长轴与探测器垂直2） 两端的电压和管电流要求稳恒，确保采样数据准确3） 热容量大，大多采用旋转阳极等。2.探测器：CT常用两种基本变型探测器：1） 收集电离电荷的探测器：分为气体、固体探测器2） 闪烁探测器：收集荧光的射线探测器（1）气体探测器：常用氙气、氪气（2）闪烁探测器工作原理：射线闪烁晶体荧光光子光电倍管的阴极上光电子光电倍增管的联极阳极电压脉冲前置散大器测量电路上常用晶体NaI(T1)、CsI、CaF23.准直器位于X

5、线管的前方，可以大幅度减少散射线，控制扫描层百厚。通常有二种：球管侧准直器和探测器侧准直器。4.滤过器：5.模数转换器（A/D转换器）将探测器接受处理的模拟信号转换成数字信号。再传输给AP,AP处理后的图像数字经D/A转换成模拟信号。 （二） 计算机系统由主控计算机和陈列处理计算机组成。 1.主控计算机：是中央处理系统1） 提供DAS、AP、DiSK、MTu、Lp等以及机架和高压系统的微处理器的输入连接。2） 控制和监视扫描过程，并将输入数据.送入存贮器/3） CT值的校正和输入数据的传送.数据管理；4） 图像重建的程序控制；5） 故障诊断与分析等。6) .字符显示的出理。 2.陈列处理器（AP）与主控计算机相连，专门处理多组数据 （三） 磁盘机： 1.就量把从数据采集系统（DAS）收集来的扫描数据先贮存于它的缓冲区，以完成一次完整的扫描； 2.分为硬磁盘、软磁盘。（四）磁带机 （五） 多幅照相机 1.CRT型多幅照相机阴极射线管理多幅照相机超电子数据的阴极射线管把视频信息变为图像信号再用光镜折射，聚焦投影到CT胶片上，使其曝光 2.激光多幅照相机又称激光打机、数字照相机1)激光束很好

6、的聚集性、方向性。2）连续打印3）功能多，幅式多样4）可与自动洗片机连在一起，形成打印。（六）操作台1视频显示S.2. 电视组件S。3， 软盘S。（七）.独立诊断台，高压注射器等CT成像S的软件部分包括基本功能软件和特殊功能软件。一 基本功能软件。1预校正。2定位扫描。3 轴位扫描4 图像处理。5 故障诊断。6数据外传里送。二 特殊功能软件。1动态扫描2快速连续扫描。3定位扫描。（与前面的不同）4目标扫描。5三维图像重建。6高分辨率CT扫描。 六、CT扫描成象原理 1.CT的数学原理：I=I0exp-u(x,y)dy 2.直接矩阵求解法由右图可知：u1+u2=4 u3+u4=12u1+u3=6 u2+u4=10u1+u4=8 u2+u3=8可算出：u1=1 u2=3 u3=5 u4=7 3.反投影法（又称总和法）CT图像重建的基本算法（一）直接反投影法：将众多的投影近似地复制成二维分布的方法（二）迭代法（三）解析法：应用最多的方法，速度快，精度高，应用广泛。 七、CT的基本工作原理球管前准直器后准直器检测器A/D重建照相机胶片 1.I=I0e+ud（I：通过物体后的X线强度、I0：入射

7、X强强度 d:物体的厚度 u：该物体的线衰减系数。 2.CT成像大致可分为数据采集、图像重建和图像显示三个过程u=1dlnI0I=u1+u2+u3+un 八、螺旋CT是在普通CT基础上采用“滑环技术”扫描和容积成像的一种检查技术可分为单层螺旋CT和多层螺旋CT 1.滑环技术 2.X线管 3.探测器：大量探测器固定分布一周甚至数周。多层螺旋CT探测器可分对称和非对称两种排列方式例：16排对称型螺旋CT每排宽度为1.25mm，则获得1.25mm4； 3.75mm4 10mm2 2.5mm4； 4.5mm4.不同扫描层厚（线束宽度5mm）4.数据采集系统（DAS）位于探测器和计算机之间的重要电子器件，主要结构是A/D转换器。单层spCT只有一个DAS多层spCT则有464个DAS5.图象重建：单层spCT采用内插法多层spCT采用特殊的重建方法6.扫描层厚和扫描层距7.螺距x线球管旋转一周的进床距离与总的层面准直宽度之比：p=层距/层厚8.床速球管旋转一周检查床移动的距离 九、扫描方式1.普通扫描写又称平扫2.增强扫描：经静脉注入对比剂后的CT扫描血质丰富的血管组织器官及病灶的碘含量增高，从

8、而增加组织与病灶间的密度差3.造影扫描：对某一器官或结构直接或间接注入对比剂后CT扫描的方法。有血管造影、脑池脑室造影、脊骨水造影，关节造影等。4.特殊扫描 1）薄层扫描 2）重叠扫描 3）延迟扫描 4）目标扫描 5）动态扫描 6）高分辩*CT扫描（薄层、高输量、大矩阵、骨算法、小视野重建） 7）定位扫描 8）放大扫描 9）CT灌注成像 10）CT导向穿刺活检 11）骨密度测量 十、图像处理（一）窗口、技术1.窗宽：2.窗位：（二）图像测量技术1.定量测量CT值血管内碘含量测量，骨矿含量的测量等。2.定形测量直径、面积、体积等测量。（三）定位测量病灶空间位置的测量（四）图像重建技术图像后处理1.三维重建2.多层量重建（MPR）将二维图像（以像素为单位）重建成三维图像数据（以体素为单位），用冠状面，*状面、横断层或斜面去截取数据。对病灶可以多方位观察，了解其与周围组织的关系。3.表面阴影显示（SSD）4.最大密度投影（MIP）5.容积再现法（VRT）6.仿真内窥镜成像（VE）十一、CT的临床应用（一）CT检查规则1.预约2.审阅申请单1）申请单上内容是否完全、详细2）部位、目的是否明确3）收费3.预约原则：

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