X射线计算机断层成像.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,X,射线计算机断层扫描成像,第一页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,主要内容,发展历史,硬件组成,扫描方法,基本原理,重建算法,图像的质量评价,第二页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,发展历史,CT,是英文“,Computed Tomography,”的缩写。词根“,tomo,”含有断层的意义，具体解释为通过对一单个层面成像而形成的,X,线摄影技术。,从名字不难看出,CT,的技术基础是计算机技术和,X,线断层摄影技术。中文为计算机体层摄影成像，它代表一种图像重建技术。,第三页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,发展历史,1971,年，波西米亚数学家,Radon,提出了图像重建的数学方法；,1963,年，美国物理学家,Cormark,提出投影数据重建图像的数学方法；,1971,年，英国科学家,Hounsfield,设计成功世界第一台颅脑,CT,机；,1972,年，第一张临床,CT,图像在伦敦,Atkinson Morley,医院拍摄；,1974,年，美国工程师,Ledley,设计出全身,CT,机,第四页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,发展历史,G.N.Hounsfield,A.M.Cormack,Hounsfield,和,Cormark,获得,1979,年诺贝尔医学和生理学奖。,第五页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,发展历史,中国东软 双排螺旋,CT,第六页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,硬件组成,第七页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,硬件组成,扫描机架,X,线管,探测器,CT,扫描系统的扫描机架与扫描床 扫描机架内部结构,第八页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,硬件组成,X,线管：,功率,2060kW,高压,80140kVp,焦点,0.52.0mm,扫描持续时间,30 60s,第九页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,硬件组成,探测器,高压氙气探测器,电离室在高压下充入惰性气体氙,优点：结构简单；单个探测器通道的灵敏度相同。,缺点：量子效率低；相邻探测器之间存在缝隙。,第十页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,硬件组成,闪烁晶体探测器,(NaI),碘化钠、,(CsI),碘化铯、,(CaF2),氟化钙、,(BGO),锗酸铋晶体等。,加入微量增光或减少余辉的物质（铊、铕）,优点：探测效率高,第十一页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,硬件组成,计算机系统,第十二页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,硬件组成,计算机系统以控制计算机为中心控制和管理核心，它是中央处理系统，提供数据采集系统,(date acquisition systemDAS),、阵列处理计算机等以及机架和高压系统的微处理器间的输入、输出的连接，通过中央处理器,(CPU),和存储器,(memory),完成执行功能：,1,）控制和监视扫描过程，将扫描数据（投影值）送入存储器；,2,）,CT,值校正（插值处理）；,3,）控制,CT,扫描等信息的传递,数据管理；,4,）图像重建的程序控制；,5,）故障诊断及分析等。,第十三页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,硬件组成,CT,的结构框图,第十四页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,扫描方式,普通,CT,单细束平移,旋转方式（第一代）,第,1,代,CT,机只有一个探测器，扫描角度为,1,，扫描时间,270s/,层。仅用于头部的扫描,图像质量差,以平移加旋转的扫描运动方式进行,称为平移,旋转型。,第十五页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,扫描方式,窄扇束平移,旋转方式（第二代）,第,2,代,CT,机探测器的数目增加,5,20,个左右，,X,线束呈扇型，扫描角度增加为,360,扫描时间仍较长,一般在,20s,1min/,层，扫描方式为窄扇束扫描平移,旋转方式。,第十六页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,扫描方式,宽扇束旋转,旋转方式（第三代）,第,3,代,CT,探测器数目一般多超过,100,个，有的接近,1000,个，,X,线扇形束扩大到,40,50,，足以覆盖人体的横径,这样扫描就不需要再平移，而只需要旋转就可以了,故称为旋转,/,旋转型。扫描时间一般均在几秒钟,最快速度,0.5s,，实现了亚秒级扫描。,第十七页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,扫描方式,宽扇束旋转,静止方式（第四代）,第,4,代,CT,机与早先产品不同，探测器呈,360,环状固定排列在机架内,(,目前有的机型多达,4800,个探测器,),，,X,线管则围绕人体和机架作,360,旋转,把第,4,代称固定,/,旋转型,(,螺旋,CT,属此型,),。,第十八页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,扫描方式,电子束方式（第五代）,第,5,代,CT,机与第,1,到第,4,代,CT,机不同，在成像过程中,X,线管不需环绕机架作机械运动，它是用电子束方法产生旋转的,X,线源,再穿透人体由探测器接受,这种,CT,机称为电子束,CT,也称超高速,CT,，特点是扫描速度很快,50,100ms/,层,每秒最多可扫,34,层,就其扫描速度是普通,CT,的,40,倍，螺旋,CT,的,20,倍,可用于心脏一类运动器官的扫描。,第十九页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,扫描方式,电子束方式（第五代）,第二十页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,扫描方式,螺旋,CT,单层螺旋,CT,（,SCT,）,X,线管由往复旋转运动改为向一个方向连续旋转扫描，受检体（检查床）同时向一个方向移动，,X,线连续曝光并采集数据。,X,线管相对于受检体的运动为划过一柱面螺旋线形轨迹。,没有扫描间隔的暂停时间（死时间），可进行连续扫描，解决了传统扫描时的层隔问题。单层螺旋,CT,的探测器数目和材料同第,3,代,CT,；,第二十一页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,扫描方式,多层螺旋,CT,（,MSCT,）,MSCT,和,SCT,扫描方式相同。是,X,线管和检测器围绕人体做,360,旋转，受检体向一个方向移动。不同的是,MSCT,的检测器为多排，目前的排数从几排到几十排；而单层,SCT,的检测器只有一排。,第二十二页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,扫描方式,多层螺旋,CT,（,MSCT,）,特点：,（,1,）降低,X,射线球管损耗。,（,2,）扫描覆盖范围更长。,（,3,）扫描时间更短。,（,4,）扫描层厚更薄。,第二十三页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,基本原理,扫描和投影：,扫描：用,X,射线束以不同方式、按一定顺序、沿不同方向对体层进行投照，并用高灵敏度的探测器接受出射,X,射线的强度。,投影：投照受检体后出射,X,线束的强度；投影值的分布为投影函数。,第二十四页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,基本原理,第二十五页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,基本原理,物理原理：,利用高度准直,X,线束环绕人体某一部位，并以一定层厚的层面进行,断层扫描,，部分,X,线光子被组织器官吸收，,X,线强度因而衰减，,未被吸收的,X,线光子穿透人体后,，由探测器接收，将其,转变为可见光,后，经放大由光电转换器,转变为电信号,，再经模拟,/,数字转换器,转为数字信号，输入计算机进行运算处理,。,第二十六页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,重建算法,数学原理：,成像物理原理为通过,CT,扫描机构扫描获取求解,的方程组；解方程组获得人体某一体层面各个体素的,值；再将,值转换为,CT,值；最后将,CT,值变换成能视觉识别的,灰度图像,。,第二十七页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,重建算法,X,射线束通过均匀物质,第二十八页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,重建算法,I,1,=,I,0,e,(,1,x),I,2,=,I,1,e,(,2,x),I,n,=,I,0,e,-(,1,+,2,+,n,)x,第二十九页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,重建算法,K=1000,为分度因数,CT,值的单位是,Hu,或,H,（亨）,第三十页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,重建算法,CT,值与灰度值对比,第三十一页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,重建算法,代数（迭代）重建法（联立方程组）,第三十二页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,重建算法,反投影法：,又称总和法或线性叠加法。它是利用所有,X,线的,P,值计算各个像素的,值的二维分布。,基本原理：是将所测得的投影值按其原路径平均的分配到每一点上，各个方向上投影值反投影后，在影像处进行叠加，推断出原图像。,第三十三页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,重建算法,反投影法：,第三十四页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,Q&A,第三十五页，编辑于星期六：十三点 五十三分。,