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第七章 计算机体层摄影（ CT ）

第七章 计算机体层摄影（ CT ）. 本章学习目标. 1. 掌握 CT 操作技术的基本参数、 CT 机的基本结构和成像原理、常用图像处理技术、常见部位的 CT 检查。 2 ． 熟悉 螺旋 CT 的基本原理和常用参数，熟悉 CT 机的辐射防护。 3 ． 了解 CT 的发明、进展和应用范围。. 本章所属节. 第一节 概述 第二节 CT 基本结构和成像原理 第三节 螺旋 CT 第四节 图像质量和放射剂量 第五节 CT 操作技术及临床应用. 第 一 节 概 述. 一、 CT 的发明和进展 二、 CT 图像的特点 三、 CT 的应用范围.

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第七章 计算机体层摄影（ CT ）

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  1. 第七章 计算机体层摄影（CT）

  2. 本章学习目标 • 1.掌握CT操作技术的基本参数、CT机的基本结构和成像原理、常用图像处理技术、常见部位的CT检查。 • 2．熟悉螺旋CT的基本原理和常用参数，熟悉CT机的辐射防护。 • 3．了解CT的发明、进展和应用范围。

  3. 本章所属节 • 第一节 概述 • 第二节 CT基本结构和成像原理 • 第三节 螺旋CT • 第四节 图像质量和放射剂量 • 第五节 CT操作技术及临床应用

  4. 第 一 节 概 述 • 一、CT的发明和进展 • 二、CT图像的特点 • 三、CT的应用范围

  5. 一、CT的发明和进展 • Computed Tomography，简称CT。 • 1968年设计、1972年英国EMI公司制造。 普通CT 第一、二、三、四、五代CT 机型发展 单排螺旋CT 螺旋CT 双排、8排、10排、16排、32排、64排及128排CT 多排螺旋CT

  6. 第一代CT扫描方式 第二代CT扫描方式

  7. 第四代CT扫描方式 第三代CT扫描方式

  8. 第五代CT—EBCT / FUCT扫描方式

  9. 单排/多排螺旋CT扫描方式

  10. 多螺旋CT排数与层数的关系

  11. 二、CT图像的特点 • CT图像是 横断面 图像。 • 密度分辨力高，是CT的突出优点。 • CT值可作 定量分析。 • CT作多种图像处理。 • CT图像的 空间分辨力较低，中档CT机为10LP/cm， 高档CT为14LP/cm或更高。

  12. 三、CT的应用范围 • 影像学检查中，CT检查几乎可包括人体的任何一个部位。 • 普通X线无法检查的软组织，CT能显示。 • 增强CT能分清血管的解剖结构、观察血管与病灶之间关系、病灶部位的血供和血液动力学的变化。

  13. 进行穿刺活检定位，准确性优于常规透视下穿刺。进行穿刺活检定位，准确性优于常规透视下穿刺。 • 进行三维图像,为制订手术方案和选择手术途径提供影像学资料。 • 用于老年骨质疏松、心脏冠状动脉钙化测量。 • CT有助于放射治疗计划的制订和疗效评价。 标尺和距离测量软件 三维成像软件 定量测量软件

  14. 第二节 CT基本结构和成像原理 一、CT基本结构 （硬件结构、软件结构两大部分）

  15. （一）CT机的硬件结构 • 1．扫描系统 • 扫描架：孔径650∽700mm、倾斜角度±200∽±300。 • 检查床：运动精度误差小于±0.2mm。 • 高压发生器：功率大，高档CT一般为50～60kW。

  16. X线管：管电流100～600mA，目前高档CT球管热容量为6～7MHU，焦点0.5～1.2mm。X线管：管电流100～600mA，目前高档CT球管热容量为6～7MHU，焦点0.5～1.2mm。 • 准直器：前后准直器的作用不同。 • 探测器性能要求：X线衰减效率高、转换效率高、稳定性好、一致性好、余晖时间短、几何特性好，可紧密多层排列等。 • 滤过器作用：吸收低能X线，减少散射线，降低辐射剂量，提高图像质量。

  17. 2．计算机系统：有主控计算机和阵列处理计算机两部分组成。2．计算机系统：有主控计算机和阵列处理计算机两部分组成。 • 主控计算机是中央处理系统，阵列处理计算机是进行数据运算的系统。 • 3．光盘存储容量达700兆（Mb），可存储图像一千多幅。

  18. （二）CT机的软件结构 • 包括基本功能软件和特殊功能软件。 • 基本功能软件：扫描、照相、图像储存和清盘等软件，作用是完成图像处理和机械故障分析等。 • 常用特殊软件有：动态扫描、快速连续扫描、定位扫描、目标扫描、图像过滤、高分辨力扫描、图像二维重建、图像三位重建、CT心脏成像、智能血管分析软件等。

  19. 二、CT成像原理

  20. 普通X线检查图像形成过程 反投影法 迭代法 解析法 扇形束CT算法 螺旋CT算法 人体的矢状面冠状面 重叠的吸收系数值 荧光屏、胶片 重叠矢状面、冠状面像。 X线 旋转扫描获得多方位数据，为数学重建获得无重叠数据作准备 图像数学重建 探测数据、光电转换、放大、A/D转换 旋转扫描人体的横断面 重叠的吸收系数值 X线 无重叠横断面图像 X-CT 图 像 形 成 过 程

  21. CT成像过程含： • 数据采集、图像重建和图像显示三部分。

  22. （一）X线束的衰减 X线穿过均匀物体 X线穿过非均匀物体

  23. 非均质物体可以分解为n个不同厚度的小容积元组成，公式变换可得: d

  24. （二）数据的采集 • 一幅图像按纵横方向均划分为n个小容积元，按矩阵排列，表示为N×N。每个阵元称为像素，一幅图像由N×N个像素构成。该容积元就是像素。

  25. 要计算图像矩阵中N2个未知数，必须建立≥ N2个方程组成方程组。 • 测量一个方向的投影数据获得一个方程，欲重建一幅图像，需≥ N2个方向投影。 • 为此第一代CT采取平移-旋转方式完成180º的数据采集，目前CT采用扇形X线束，扫描范围扩展到了360º。

  26. （三） 图像重建

  27. 2×2矩阵（4个未知数/4个方程式） 3×3矩阵（9个未知数/9个方程式）

  28. 图像重建的算法（解方程）： • 1.直接反投影法（总和法或线性叠加法）：把所测到的投影值按其原路径反投影到每一个像素点上，各方向的投影值反投影完后，利用累加值计算各像素值，形成CT图像。 • 该方法的图像质量差，图像重建时间长，已不用。

  29. 2.迭代法（逐次近似法）：先赋予各像素一假设初始值，利用此值计算射线穿过物体的可能投影值，再用可能投影值和实际投影值比较，获得修正值，去反复修正值假设值（反复迭代），直到计算值和实测值接近止。2.迭代法（逐次近似法）：先赋予各像素一假设初始值，利用此值计算射线穿过物体的可能投影值，再用可能投影值和实际投影值比较，获得修正值，去反复修正值假设值（反复迭代），直到计算值和实测值接近止。 • 该法重建图像较为真实准确，但耗时太长，被淘汰。

  30. 3.解析法：目前普遍采用 • 包括二维傅里叶重建法、滤过反投影法和卷积反投影法。 • 特点：重建图像速度快，图像精确度高、质量好。

  31. （四）图像显示 • 值—CT值。 • 1．CT值定义： • （ k一般为1000。） CT值单位：HU • CT范围是-1024～+3071HU,共4096个值。 • 各组织CT值（下表）

  32. 2.窗口技术： • 因常人最多识别60~80个灰阶，而CT值的范围是-1024~+3071HU，共4096个灰阶，若全部显现在显示器上，则密集压缩，人眼无法识别。 • 为解决此问题，数字图像处理采用了窗口技术。 • CT影像诊断范围内常按32个灰阶设计。

  33. 窗中心（窗位）是窗口中心的CT值。 • 窗宽是窗口的CT值范围。 • 窗口技术通过调节鼠标或具有类似功能的设备实现。

  34. 窗宽窗位临床选择原则 • 选择窗位一般等于欲观察结构的平均CT值，窗宽决定影像的对比度和层次。 • 对于X线衰减差异较小的组织器官应适当减小窗宽；对于差异较大的部位应使用大窗宽。 • 如果显示部位的图像密度较低，可适当调低窗位，反之则调高窗位。

  35. （五）扫描和重建参数 • 1．扫描参数 • 层厚：由准直器设定的扫描野中心处X线束的厚度。 • 影响图像空间分辨率和密度分辨率。针对不同病变，选择适当的层厚。

  36. 层间距：相邻两扫描层面中点之间的距离。 • 间距等于层厚，相邻上下两层面间无遗漏，用于常规扫描。 • 间距大于层厚，相邻两层面间有一定间隔，用于筛选扫描。 • 间距小于层厚，相邻两层面间有部分重叠，称为重叠扫描，用于重点观察处。 • 设置扫描参数要根据被扫器官和病灶大小来确定。

  37. 2．图像重建参数 • 重建矩阵：图像重建的代数矩阵。早期128×128，扩展到256×256和512×512，1024×1024。目前常用512×512。 • 视野（FOV）：根据原始扫描数据重建CT断面图像的范围。正方形，等于被检部位感兴趣范围。 • 滤过算法：解析法中一种函数，含平滑算法、高分辨力算法等。骨骼通常采用高分辨力算法，软组织常用平滑算法。 • 重建卷积核（函数）：解析法中一种函数。

  38. 第三节 螺旋CT

  39. 分为 • 单层螺旋CT和多层螺旋CT。

  40. 一、单层螺旋CT • 与普通CT扫描技术相比，单螺旋CT扫描技术主要表现为： • 扫描方式、图像重建方法和成像参数不同。

  41. （一）扫描方式 • 普通CT：逐层扫描，检查时间长，5～20分钟。 • 螺旋扫描：球管和探测器单向连续旋转+ 检查床同时平移，运动轨迹成螺旋形。扫描速度提高，缩短了检查时间。

  42. （二）螺旋数据插值 • 普通扫描：区段采集数据 • 螺旋扫描：偏差区段采集数据

  43. 若用螺旋扫描偏差园的数据直接按普通CT的重建方法重建横断图像，会产生明显的条纹状伪影，图像质量差。若用螺旋扫描偏差园的数据直接按普通CT的重建方法重建横断图像，会产生明显的条纹状伪影，图像质量差。 • 对原始偏差园数据进行插值处理来得到横断平面数据，然后采用类似普通CT的滤过反投影法或卷积反投影法进行图像重建。 • 线性插值法（ LI）：效率高、可操作性强、应用较多。 • 全扫描内插法（ FI）=360º线性插值（360ºLI）：有效利用原始数据、广泛采用。 • 半扫描内插法（ HI）=180º线性插值（180ºLI）：有效利用原始数据、广泛采用。

  44. （三）扫描和重建参数 • 1．床速： • （检查床移动的距离） / （球管旋转一周时间） • 其床速数据等于机架转一周床进距离。

  45. 2.螺距: P＝d / s • （ d是机架运动一周床进的距离，s 是层厚。） • P=0:与常规CT相同。 • P=0.5:层厚数据的获取采用机架旋转两周的扫描。 • P=1.0:层厚的数据采用机架旋转一周的扫描。 • P=2.0:层厚的数据只得到机架旋转半周的扫描。

  46. 小螺距：重叠扫描，增加原始扫描数据量，图像质量高，但增加了扫描时间和被检者的辐射。小螺距：重叠扫描，增加原始扫描数据量，图像质量高，但增加了扫描时间和被检者的辐射。 • 大螺距：间隔扫描，增加了扫描范围，缩短曝光时间，探测器接收的射线量减少，图像质量下降。一般不大于2。

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