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1、第一章 CT总论lCTCT成像原理及设备成像原理及设备lCTCT检查技术检查技术 lCTCT的临床应用的临床应用CT机的发展沿革l18951895年德国物理学家伦琴发现年德国物理学家伦琴发现X X射线射线l19171917年奥地利数学家年奥地利数学家J.RadonJ.Radon证明了证明了CTCT的数学基础的数学基础l19631963年年A.M.CormAckA.M.CormAck发明了发明了X X线投影数据重建图像线投影数据重建图像l19691969年年G.N.HounsfieldG.N.Hounsfield制成制成 第一台头颅第一台头颅 CT CT 机机l19741974年由美国工程师年由
2、美国工程师 Ledley Ledley 设计了全身设计了全身 CT CT 机机l19791979年年 Hounsfield Hounsfield 和和 Cormack Cormack 教授一起获得了诺教授一起获得了诺贝尔医学生理学奖贝尔医学生理学奖CT机的发展l第一代第一代 平移平移-旋转旋转 l第二代第二代 平移平移-旋转旋转 l第三代第三代 旋转旋转-旋转旋转 l第四代第四代 旋转旋转-静止静止 旋转旋转固定固定 l第五代第五代 电子束电子束 CT CT 或超快速或超快速CTCT各代CT扫描机特点第一代第一代第二代第三代第三代第四代第四代第五代第五代扫描方式扫描方式平移平移-旋转旋转旋转旋
3、转静止静止扫描时间扫描时间5min5min20-60s20-60s5-10s5-10s5-1s5-1s1s1s检测器数量检测器数量1 13-303-30256-350256-350450-1500450-1500张角张角5 5-10-103030-45-455050-90-903030-45-45每次扫描断每次扫描断层数层数1 12 21 11 11 1主要应用范主要应用范围围脑脑头部头部全体全体心肺动态心肺动态器官器官普通CT与螺旋CT扫描模式图普通普通CT螺旋螺旋CT特点：解除电缆束缚特点：解除电缆束缚 速度快，时间小于或等于速度快，时间小于或等于1 1秒秒 容积扫描容积扫描 高档螺旋扫描
4、高档螺旋扫描CTCT，一个层面的扫描时，一个层面的扫描时间已缩短到亚秒级间已缩短到亚秒级(1 1秒秒)，图像重建时间，图像重建时间，在矩阵在矩阵512 512 512512时，可短到时，可短到1 1秒，几乎达秒，几乎达到实时成像的水平。到实时成像的水平。螺旋螺旋CTCT是依靠是依靠X X线管的连续运转和体轴线管的连续运转和体轴连续移动的组合，它在极短的时间内完成连续移动的组合，它在极短的时间内完成多层数据的收集，从而得到体轴方向的具多层数据的收集，从而得到体轴方向的具有良好分辨率的容积扫描图像。有良好分辨率的容积扫描图像。CTCT三维重三维重建技术是滑环建技术是滑环CTCT扫描和计算机三维结构
5、重扫描和计算机三维结构重建两种新技术的高度结合。建两种新技术的高度结合。螺旋螺旋CTCT扫描具有速扫描具有速度快，覆盖面广，无度快，覆盖面广，无间隙，采集容积数据，间隙，采集容积数据，便于进行各种方式，便于进行各种方式，各种角度影像重建等各种角度影像重建等优点，很快应用于全优点，很快应用于全身各个系统。身各个系统。螺旋CT的优点l扫描速度明显提高，已经达到亚秒级别。能够动态扫描速度明显提高，已经达到亚秒级别。能够动态地观察病变的增强特征，提高了诊断率。地观察病变的增强特征，提高了诊断率。l促进了促进了CTCT由解剖影像向功能影像方向的发展。如由解剖影像向功能影像方向的发展。如CTCT脑血流灌注
6、成像。脑血流灌注成像。l为为CTCT数据的后处理创造了有利条件。多层面重建、数据的后处理创造了有利条件。多层面重建、立体三维重建、立体三维重建、CTACTA、虚拟内镜技术、容积再现技、虚拟内镜技术、容积再现技术。术。CT成像原理及设备 CT CT的基本原理与普通的的基本原理与普通的X X线横断层原理相似。但线横断层原理相似。但由于通过电子计算机排除了散射线和重叠影像干扰，由于通过电子计算机排除了散射线和重叠影像干扰，并借助人体组织并借助人体组织X X线吸收系数矩阵可作不定量分析，线吸收系数矩阵可作不定量分析，解决了密度分辨率的问题。其本质是一种解决了密度分辨率的问题。其本质是一种X X线断层图
7、线断层图像，借助于电子计算机来进行成像和数据处理。像，借助于电子计算机来进行成像和数据处理。CT工作原理 CT CT是用高度准直的是用高度准直的X X线束围绕身体某一部位作一线束围绕身体某一部位作一个断面扫描，扫描过程中由检测器记录下大量的衰减个断面扫描，扫描过程中由检测器记录下大量的衰减信息，再由模数转换器将模拟量转换成数字量，然后信息，再由模数转换器将模拟量转换成数字量，然后输入电子计算机，高速计算出该断面上各点的输入电子计算机，高速计算出该断面上各点的X X线衰线衰减值，由这些数据组成矩阵图像，再由图像显示器将减值，由这些数据组成矩阵图像，再由图像显示器将不同的数据用不同的灰阶等级显示，
8、这样横断面上的不同的数据用不同的灰阶等级显示，这样横断面上的诸解剖结构就由显示器清晰地显示出来。诸解剖结构就由显示器清晰地显示出来。基本原理示意图X X线管球线管球选定扫描对象选定扫描对象探测器探测器模模/数转换器数转换器数数/模转换器模转换器计算机系统计算机系统数据采集系统（数据采集系统（DASDAS）显示器、存储设备显示器、存储设备CT装置示意图有关名词解释有关名词解释1 1、X X线衰减系数（简称线衰减系数（简称）是表示是表示X X线穿透物质时其强度成指数方式衰减的线穿透物质时其强度成指数方式衰减的常数。常数。I I I I0 0e e-d dI:I:衰减后的衰减后的X X线强度线强度I
9、 I0:0:射入的射入的X X线强度线强度:组织的线性吸收系组织的线性吸收系数数d:d:受检组织的厚度受检组织的厚度2、CT值 代表代表CTCT图像中每个像素中组织与图像中每个像素中组织与X X线衰减系数相线衰减系数相当的对应值。当的对应值。l计算公式：计算公式：某物质的某物质的CTCT值值K K（U U物物U U水）水）/U/U水水l单位：单位：亨氏单位（亨氏单位（HUHU）CT值的特点l是一个相对值；是一个相对值；l反映了组织的反映了组织的X X线密度；线密度；l对机体不同组织而言，对机体不同组织而言，CTCT的绝的绝对数值没意义，有意义的是对数值没意义，有意义的是CTCT值的范围。值的范
10、围。3、矩阵 矩阵是一个数学概念，它表示横成行、矩阵是一个数学概念，它表示横成行、纵成列的数字阵列。纵成列的数字阵列。有两种技术指标来表明矩阵的情况，一是有两种技术指标来表明矩阵的情况，一是矩阵的大小，如矩阵的大小，如320320320320，512512512512等，一等，一是矩阵中数字的精度，如是矩阵中数字的精度，如10bit10bit、12bit12bit等。等。4、像素与体素 CT CT的图像实际上是人体某一部位有一定厚度体的图像实际上是人体某一部位有一定厚度体层的图像。我们将成象体层分成按矩阵排列的若干层的图像。我们将成象体层分成按矩阵排列的若干个小的基本单元，而以一个个小的基本单
11、元，而以一个CTCT值综合代表每个小单值综合代表每个小单元内的物质密度，这些小的单元称之为元内的物质密度，这些小的单元称之为。同样，。同样，一幅图像是有许多按矩阵排列的小的单元组成，这一幅图像是有许多按矩阵排列的小的单元组成，这些组成图像的基本单元被称为些组成图像的基本单元被称为。体素是一个三。体素是一个三维概念，而象素是一个二维概念。像素实际上是体维概念，而象素是一个二维概念。像素实际上是体素在成象时的表现。素在成象时的表现。DetectorDetector（探测器）（探测器）X Xtubetube（X X线球管）线球管）各向同性各向同性5、窗宽与窗位 窗宽窗宽是是CTCT图像上显示的图像上
12、显示的CTCT值范围值范围；在此范围内；在此范围内的组织和病变均以不同的模拟灰度显示，的组织和病变均以不同的模拟灰度显示，CTCT值高值高于此范围的组织和病变，均以白影显示。于此范围的组织和病变，均以白影显示。CT CT值低值低于此范围的组织和病变，均以黑影显示。于此范围的组织和病变，均以黑影显示。窗位窗位是窗的中心位置，即所显示灰阶的中心是窗的中心位置，即所显示灰阶的中心；同样的窗宽，由于窗位不同，其所包括的同样的窗宽，由于窗位不同，其所包括的CTCT值范值范围的围的CTCT值也有差异。值也有差异。l 窗宽 窗位 (HU)l脑窗 60 35 l骨窗 1400 600 l纵膈窗 350 40l
13、肺窗 700 -600 l 腹窗 250 40 l 脊柱窗 300 60 6、伪影 伪影是指在被扫描物体中并不存在的而在图伪影是指在被扫描物体中并不存在的而在图像中却显示出来的各种不同类型的影像。像中却显示出来的各种不同类型的影像。伪影可分为两大类，一类与病人有关，一类伪影可分为两大类，一类与病人有关，一类与与CTCT性能有关。常见伪影如：运动伪影、硬化伪性能有关。常见伪影如：运动伪影、硬化伪影、系统伪影等。影、系统伪影等。7、部分容积效应 在同一扫描层面内有两种以上不同密度横行在同一扫描层面内有两种以上不同密度横行走行而又相互重叠的物质时，所测得的走行而又相互重叠的物质时，所测得的CTCT值
14、不能值不能如实反映其中任何一种物质的如实反映其中任何一种物质的CTCT值。值。8、周围间隙现象 在一个层面内，与层面垂直两个相邻且密在一个层面内，与层面垂直两个相邻且密度不同的物体，其物体边缘部的度不同的物体，其物体边缘部的CTCT值不能准确值不能准确测得，结果在测得，结果在CTCT图像上，其交界的影像不能清图像上，其交界的影像不能清晰分辨。使密度高的物体边缘其晰分辨。使密度高的物体边缘其CTCT值变小，密值变小，密度低的物体其度低的物体其CTCT值变大。值变大。二、CT的基本结构典型的典型的CTCT设备包括：设备包括：l扫描机架和检查床扫描机架和检查床lX X线系统线系统l数据收集系统数据收
15、集系统l计算机和阵列处理机计算机和阵列处理机l操作台操作台l照相机照相机l硬盘驱动器及其他外部存储设备硬盘驱动器及其他外部存储设备l普通普通CTCT扫描扫描l动态动态CTCT扫描扫描l靶靶CTCT扫描扫描l高分辩率高分辩率CTCT扫描扫描l实时动态显像实时动态显像CT检查技术l平扫（平扫（plain scanplain scan）不用造影增强或造影的普通扫描。）不用造影增强或造影的普通扫描。一般都一般都是先作平扫。是先作平扫。l增强扫描增强扫描(contrast enhancement scan)(contrast enhancement scan)经静脉注入水溶性有机碘剂后扫描，增加了密度差
16、，可使病变显经静脉注入水溶性有机碘剂后扫描，增加了密度差，可使病变显影更为清楚。影更为清楚。主要有团注法：主要有团注法：动脉期，静脉期，平衡期动脉期，静脉期，平衡期lCTCT造影扫描：在器官或结构引入对比剂，再行扫描。如造影扫描：在器官或结构引入对比剂，再行扫描。如CTMCTM等等高分辩率CT扫描 是指在较短时间内，取得良好空间分辨力是指在较短时间内，取得良好空间分辨力CTCT图像的扫描技术，要求图像的扫描技术，要求CTCT机固有空间分辨力机固有空间分辨力小于小于0.5mm0.5mm，图像重建用高空间分辨算法，有薄，图像重建用高空间分辨算法，有薄层扫描，矩阵用层扫描，矩阵用512512512512。不是所有的。不是所有的CTCT机都机都能做能做HRCTHRCT。CT检查新技术l定量定量CTCTlCTCT再现技术再现技术 三维成像三维成像 多平面重组多平面重组 表面显示三维重组、容积显示三维重组表面显示三维重组、容积显示三维重组 最大强度投影技术最大强度投影技术l仿真内窥镜技术仿真内窥镜技术l造影剂跟踪技术造影剂跟踪技术lCTCT脑血流灌注成像脑血流灌注成像CTCT的临床应用的临床应用C
