CT成像原理及应用.ppt

X-Ray X-Ray 发现发现 100多年前德国科学家多年前德国科学家Roentgen 发现了发现了X线，线，使得人类首次不通过手术就可以看见体内的解使得人类首次不通过手术就可以看见体内的解剖结构剖结构 但那是高度重叠的图像但那是高度重叠的图像 软组织结构显示不清软组织结构显示不清 Computed Tomography(CT)成像概述成像概述l1969年年Hounsfield设计成功成功CTCT，1979年年获诺贝尔医学生物学医学生物学奖l1971年第一台年第一台CT机安装于机安装于Atkinson-Morley医院医院l1972年英国放射学会年英国放射学会发表表l1974年美国年美国George Town医医疗中中心心Ledley设计出全身出全身CT，191976年年开始开始应用于用于临床床人人们第一次看第一次看见活体的断活体的断层解剖解剖图像像CT成像基本原理X线呈一定厚度的扇形呈一定厚度的扇形线束束以以圆形的形的轨迹迹扫描物体，将不同描物体，将不同的衰减信息的衰减信息传至至对面的探面的探测器器探探测器将不同的衰减信息器将不同的衰减信息转化化电流流强度信号度信号传入入计算机算机计算机将其算机将其转化化为像素距像素距阵，以，以灰灰阶的形式在的形式在显示器上示器上显示示CT总体结构框图体素、矩体素、矩阵和像素和像素体素（体素（voxel）：）：将将选定定层面分成若干个体面分成若干个体积相同的立方体相同的立方体数字矩数字矩阵：每个体素的每个体素的X线衰减系数排列成矩衰减系数排列成矩阵像素（像素（pixel）：）：相相应体素的衰减数据的集合体素的衰减数据的集合横断位平面的每幅横断位平面的每幅图像由一个数像由一个数据点矩据点矩阵（像素）（像素）组成，每个点成，每个点的的赋值代表了人体特定位点的代表了人体特定位点的X射射线衰减系数衰减系数1.X线束束对人人体体某某部部一一定定厚厚度度的的层面面扫描描，由由探探测器器接接收收被被该层面面部部分分吸吸收的剩余收的剩余X线2.2.探探测器器将将接接收收到到的的各各方方向向不不同同强度度的的X线信信号号由由光光电转换器器转变为电信信号，再号，再经模模/数数转换器器转变为数字信号，数字信号，传送到送到计算机的数据采集系算机的数据采集系统3.3.计算算机机将将采采集集的的各各方方向向的的数数字字信信息息经运运算算处理理，得得出出扫描描层面面各各点点的的数数字（体素的字（体素的X线衰减系数），排列成数字矩衰减系数），排列成数字矩阵4.4.数数字字矩矩阵可可存存储于于硬硬盘或或光光盘中中，再再经数数/模模转换器器将将数数字字矩矩阵中中的的每每个数字个数字转化化为由黑到白不同灰度的小方由黑到白不同灰度的小方块，5.5.按按矩矩阵排排列列，即即构构成成CT图像像，最最后后调节窗窗宽、窗窗位位，经显示示器器或或照照相相机机输出，用于出，用于临床床诊断断CTCT成像原理总结成像原理总结 CTCT图图像特点像特点像特点像特点 断面断面断面断面图图像像像像 空空空空间间分辨率分辨率分辨率分辨率:高高高高对对比度的情况下比度的情况下比度的情况下比度的情况下鉴别细鉴别细微微微微结结构的能力，即构的能力，即构的能力，即构的能力，即显显示最小体示最小体示最小体示最小体积积病灶或病灶或病灶或病灶或结结构的能力构的能力构的能力构的能力 密度分辨率：能区分不同密度分辨率：能区分不同密度分辨率：能区分不同密度分辨率：能区分不同组织组织密度的能力密度的能力密度的能力密度的能力在在在在X X X X线线源源源源总总能量不能量不能量不能量不变变的条件下，像素小、数目多、的条件下，像素小、数目多、的条件下，像素小、数目多、的条件下，像素小、数目多、图图象清晰，空象清晰，空象清晰，空象清晰，空间间分辨率提高，分辨率提高，分辨率提高，分辨率提高，单单位容位容位容位容积积的光子减少。

的光子减少的光子减少的光子减少密度分辨率降低密度分辨率降低密度分辨率降低密度分辨率降低CTCT值值（HuHu单单位）位）位）位）体素的相体素的相体素的相体素的相对对X X线线衰减度衰减度衰减度衰减度 单单位：亨氏位：亨氏位：亨氏位：亨氏单单位（位（位（位（Hounsfild unitHounsfild unit，HUHU）01000-1000 空气空气 脂肪脂肪 水水 软组织软组织 骨皮质骨皮质 CT衰减值（单位：Hounsfield unit)Attenuation coefficient窗口技术l观察不同密度的正常组织结构或病变组织的一种显观察不同密度的正常组织结构或病变组织的一种显示技术，包括窗宽（示技术，包括窗宽（window widthwindow width）和窗位）和窗位 (window level)(window level)窗宽：图像上所包括的窗宽：图像上所包括的CTCT值的范围值的范围窗位：图像上所选的窗位：图像上所选的CTCT值中心的位置值中心的位置l选择合适的窗宽和窗位来显示该组织结构或病变，选择合适的窗宽和窗位来显示该组织结构或病变，以获得最佳的图像以获得最佳的图像。

窗窗窗窗宽宽、窗位、窗位、窗位、窗位调节调节肺窗：肺窗：W1500，L-500纵隔窗：纵隔窗：W400，L40选择合适的窗宽、窗位选择合适的窗宽、窗位1000040-1000140-601280256单位：HU，灰阶几种不同窗宽窗位40,200 35,8040,400500,1500CT值范围肉眼分辨范围197019901998CT领域主要的技术演变2005扫描部位的延伸80年代 横断 CT扫描速度的演变90年代 螺旋CT2000年代 多层 CT扫描层数“竞赛“2s1s0.75s41664头部体部2006单源CT双源CT128320螺旋螺旋螺旋螺旋CTCT扫扫描方式描方式描方式描方式连续连续式式式式扫扫描和采集描和采集描和采集描和采集管球管球管球管球连续连续旋旋旋旋转转和曝光和曝光和曝光和曝光检查检查床床床床连续连续匀速向前运匀速向前运匀速向前运匀速向前运动动v定定义：扫描描时球管旋球管旋转与床移同步，使与床移同步，使扫描描轨迹呈螺旋状迹呈螺旋状，故称螺旋，故称螺旋扫描（描（SCT或或HCT），），或容或容积扫描描(VCT)v特点：特点：扫描快速描快速扩大适大适应症，改善增症，改善增强效果，效果，增加病人增加病人检查流通量。

流通量数据数据连续（容（容积成像）成像）Z轴分辨率提分辨率提高，一系列的后高，一系列的后处理理螺旋螺旋螺旋螺旋CTCT扫扫描方式描方式描方式描方式多层多层多层多层CT(CT(CT(CT(MultisliceMultisliceMultisliceMultislice CT)CT)CT)CT)v本本质仍仍是是螺螺旋旋CT，但但以以探探测器器阵列列替替代代了了单一一探探测器等v多多层CT的的优势在于在于:1.扫描速度快，最多可将描速度快，最多可将时间缩短短为1/6-1/82.X线管管损耗小、照射量减少了耗小、照射量减少了15%-40%3.空空间分辨率高、采集信息量大、分辨率高、采集信息量大、4.降低降低对比比剂用量等宽探测器技术4 Detector0.5mm x 416 Detector0.5mm x 1664 Detector0.5mm x 64160 Detector0.5mm x 160320 Detector 0.5mm x 3202mm8mm32mm80mm160mmZ-Axis CoverageCTCTCTCT检查技术检查技术检查技术检查技术 平平平平扫扫CTCT 增增增增强强CTCT：血管内注入：血管内注入：血管内注入：血管内注入对对比比比比剂剂后再行后再行后再行后再行扫扫描。

描包括双期包括双期包括双期包括双期扫扫描、三期描、三期描、三期描、三期扫扫描、描、描、描、动态动态增增增增强强CTCT和和和和延延延延迟扫迟扫描描描描 CT CT任意任意任意任意层层面的二面的二面的二面的二维维重建、多平面重建、重建、多平面重建、重建、多平面重建、重建、多平面重建、三三三三维维重建重建重建重建 CT CT血管造影（血管造影（血管造影（血管造影（CTACTA）CT CT 对比剂对比剂 l含碘对比剂肘静脉注射同时进行扫描含碘对比剂肘静脉注射同时进行扫描l增强血管和组织器官使之易于显示增强血管和组织器官使之易于显示l肿瘤组织强化，评估肿瘤血管生成等生肿瘤组织强化，评估肿瘤血管生成等生物活性物活性l使用碘对比剂的风险：过敏反应、肾损使用碘对比剂的风险：过敏反应、肾损害害Computed TomographyComputed Tomography动态动态动态动态CTCT扫描扫描扫描扫描1234动态增强扫描动态增强扫描动态增强扫描动态增强扫描 螺旋螺旋螺旋螺旋CTCTCTCT图图像后像后像后像后处处理技理技理技理技术术 多平面重建（多平面重建（多平面重建（多平面重建（Multiple Plane Rendering,MPRMultiple Plane Rendering,MPR）曲面重建（曲面重建（曲面重建（曲面重建（Curve Plane Rendering,CVRCurve Plane Rendering,CVR）遮盖容遮盖容遮盖容遮盖容积积重建（重建（重建（重建（Shaded Volume RenderingShaded Volume Rendering，SVRSVR）密度容密度容密度容密度容积积重建（重建（重建（重建（Intensity Volume RenderingIntensity Volume Rendering）最大密度投影、最小密度投影（最大密度投影、最小密度投影（最大密度投影、最小密度投影（最大密度投影、最小密度投影（MIPMIP，MinIPMinIP）腔内模腔内模腔内模腔内模拟拟内内内内窥镜窥镜（Fly ThroughFly Through）脏脏器灌注器灌注器灌注器灌注评评价（价（价（价（PerfusionPerfusion）脏脏器功能器功能器功能器功能评评价价价价多平面重组法（多平面重组法（MRPMRP）VRVR和曲面重组法和曲面重组法 (CPR)(CPR)颈颈部部血血管管的的重重建建头颈部血管成像多种多种观察方式察方式MIP和MPR重建技术CTUCTU（CT CT urographyurography）最小密度投影最小密度投影法法(MinIP)(MinIP)平均密度投影平均密度投影平均密度投影平均密度投影法法法法(AIP)AIP)最大密度投影最大密度投影最大密度投影最大密度投影法法法法(MIP)(MIP)表面遮盖显示法(SSD)CT BronchoscopyCT BronchoscopyCTCT仿真内窥镜技术仿真内窥镜技术Computed TomographyComputed TomographyFly AroundFly Through支气管腔重建与仿真内窥镜支气管腔重建与仿真内窥镜支气管腔重建与仿真内窥镜支气管腔重建与仿真内窥镜 CT灌注成像灌注成像l对ROC在固定的在固定的层面面连续扫描，描，绘制出每个制出每个l像素的像素的时间密度曲密度曲线，分析血流灌注状，分析血流灌注状态。

峰峰值时间（PT）、平均通）、平均通过时间（MTT）局部血容量（局部血容量（RBV）、局部血流量（）、局部血流量（RBF）l临床床应用：急性或超急性用：急性或超急性脑局部缺血局部缺血脑肿瘤新生血管的瘤新生血管的观察察急性心肌缺血急性心肌缺血CT灌注成像CTCT肝脏灌注成像肝脏灌注成像CT检查临床应用l发现X线未能未能发现的病的病变；l定位定位X线未能未能定位定位的病的病变（位置、大小、范（位置、大小、范围）；）；l定性定性X线未能未能定性定性的病的病变（诊断和断和鉴别诊断）断）；l更准确的更准确的对肿瘤瘤进行行分期分期；l对脏器器功能功能进行行评价；价；l穿刺活穿刺活检及及经皮皮介入介入导向；向；l指指导临床制定床制定治治疗计划划（内科、外科、介入）（内科、外科、介入）l对治治疗效果效果进行行评。