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成像基础介绍CT得发展得发展CT就是就是“X-ray puted tomography”得得英文简称英文简称,即计算机即计算机x线断层扫描摄影术线断层扫描摄影术,就是电子计算机控制技术与就是电子计算机控制技术与x线断层摄影线断层摄影技术相结合得产物。技术相结合得产物。第一台第一台 CT机就是机就是Hounsfield 1971年年发明发明早期早期CT发展发展:在扫描部位得延伸。在扫描部位得延伸。从单一得头部检查拓展到体部检查。从单一得头部检查拓展到体部检查。20世世80年代到年代到90年代年代,主要就是扫描主要就是扫描速度得角逐。速度得角逐。近年来近年来,CT技术得发展主要表现在技术得发展主要表现在:从非螺旋从非螺旋CT到螺旋到螺旋CT 从单层螺旋从单层螺旋CT到多层螺旋到多层螺旋CT 从单源螺旋从单源螺旋CT到双源螺旋到双源螺旋CT90年代以后年代以后,CT发展经历了几个阶段发展经历了几个阶段第一次第一次 就是就是1989年年,在在CT传统旋转扫描得基础上传统旋转扫描得基础上,采用了滑环技术与连续进床技术从而实现了螺旋采用了滑环技术与连续进床技术从而实现了螺旋扫描扫描CT。第二次第二次 就是就是1998年多排螺旋年多排螺旋CT(MDCF 或或MSCT)得问世得问世,使得机架球管围绕人体旋转一圈能同时获使得机架球管围绕人体旋转一圈能同时获得多幅图像得多幅图像,大大提高了扫描速度。大大提高了扫描速度。第三次第三次 就是就是2004年推出了年推出了64排螺旋排螺旋CT,称容积称容积CT:一次旋转即可完成一个器官得扫描。一次旋转即可完成一个器官得扫描。扫描速度扫描速度:1S 单器官检查单器官检查,5S 心脏得检查心脏得检查,10S 全身得检查全身得检查第四次第四次 2005年双源螺旋年双源螺旋CT(DSCT)通过两套通过两套x射线球管系统与两套探测器来采集数射线球管系统与两套探测器来采集数据据,大大提高了心脏扫描得时间分辨率。大大提高了心脏扫描得时间分辨率。二、二、CT应用评价应用评价 (一一)CT得优势得优势 1、CT图像得密度分辨率高。图像得密度分辨率高。肺部高于常规肺部高于常规20倍。倍。2、对病灶得定位、定性准确。对病灶得定位、定性准确。无干扰横面图像、层厚准确、测量。无干扰横面图像、层厚准确、测量。3、为临床提供直观可靠得影像学资料。为临床提供直观可靠得影像学资料。增强前后比较。如数字骨科增强前后比较。如数字骨科二二)CT得进展得进展 1、心脏成像心脏成像:就是就是CT临床应用划时代得突破临床应用划时代得突破,对对运动脏器得观察与诊断。运动脏器得观察与诊断。2、CT灌注技术灌注技术:对组织得血液动力学进行诊断分对组织得血液动力学进行诊断分析析,主要用于急性脑梗死主要用于急性脑梗死,肿瘤得诊断、治疗、预肿瘤得诊断、治疗、预防评价。防评价。3、三维三维CT技术技术:能显示扫描目标得空间主体形能显示扫描目标得空间主体形态态,用于直观地显示病变得部位用于直观地显示病变得部位,范围及与周围得范围及与周围得情况情况,如复杂骨折及骨畸形。如复杂骨折及骨畸形。4、低剂量扫描技术低剂量扫描技术 低剂量肺部低剂量肺部CT扫描扫描,其它参数不变得情况下其它参数不变得情况下,降降低管电流也能达到图像得诊断要求。降低了受检低管电流也能达到图像得诊断要求。降低了受检者得辐射量者得辐射量,延长球管得使用寿命。延长球管得使用寿命。5、CT内镜技术内镜技术 目前目前CT结肠镜、支气管、胆道镜、付鼻窦镜。结肠镜、支气管、胆道镜、付鼻窦镜。优点优点:到达普通内镜无法到达得位置到达普通内镜无法到达得位置 观察到管腔外得情况观察到管腔外得情况 简单、无创伤简单、无创伤 缺点缺点:瞧不到组织黏膜或病灶表面得颜色瞧不到组织黏膜或病灶表面得颜色,无法进行活检。无法进行活检。6、CT连续成像技术连续成像技术 连续成像主要用于连续成像主要用于CT得介入手术得介入手术,每秒钟可以连每秒钟可以连续显示续显示8-12幅图像幅图像,也叫也叫CT透视。透视。第二节第二节 CT构造及其特性构造及其特性一、扫描系统一、扫描系统扫描系统包括扫描机架、扫描床、扫描控扫描系统包括扫描机架、扫描床、扫描控制电路等。制电路等。大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点(一一)扫描机架扫描机架 其内部结构其内部结构:x线系统、图像采集、线系统、图像采集、x线过滤器、线过滤器、系统准直器等。机架可倾斜系统准直器等。机架可倾斜20或或30。1、x线管线管 固定阳极固定阳极 第一代、第二代、其长轴与探测器平行。第一代、第二代、其长轴与探测器平行。旋转阳极旋转阳极 第五代、第四代、其长轴与探测器垂直。第五代、第四代、其长轴与探测器垂直。旋转阳极旋转阳极 x线管、寿命长、可达线管、寿命长、可达2万次扫描以上。万次扫描以上。2、冷却系统冷却系统在扫描机架内有在扫描机架内有2个冷却电路个冷却电路:x线管冷却电路与电线管冷却电路与电子冷却电路。子冷却电路。在扫描过程中会产生大量得热在扫描过程中会产生大量得热,会影响电子得发射会影响电子得发射,靶面龟裂靶面龟裂,影响到影响到x线质量。线质量。球管与机架内都有热传感器球管与机架内都有热传感器,把信号传给主计算机把信号传给主计算机,当温度过高时当温度过高时,则会产生中断信号则会产生中断信号,机器停止工作机器停止工作,直到温度降到正常才可以重新工作。直到温度降到正常才可以重新工作。另外另外,主计算机根据扫描参数得设定预算热量值主计算机根据扫描参数得设定预算热量值,当预算值超过正常范围时当预算值超过正常范围时,计算机会在屏幕上给出计算机会在屏幕上给出提示提示,操作者通过修改扫描方案操作者通过修改扫描方案,如缩短扫描范围如缩短扫描范围,降低毫安、千伏、增大螺距得方法。降低毫安、千伏、增大螺距得方法。3、高压系统高压系统:包括高压发生器与稳压装置。包括高压发生器与稳压装置。CT机对高压得稳定性要求很高机对高压得稳定性要求很高,电压波动会影响电压波动会影响x线能量线能量,而而x线能量与物质得衰减系数线能量与物质得衰减系数(吸收值吸收值)密密切相关切相关,CT图像就是计算机求解吸收值而重建而来图像就是计算机求解吸收值而重建而来得得,所以电压波动会影响到图像质量。所以电压波动会影响到图像质量。CT值得精度在值得精度在0、5%以下以下高压发生器得高压稳定度必须在千分之一以下高压发生器得高压稳定度必须在千分之一以下,新新机型机型CT 得高压发生器多采用高频逆变得高压发生器多采用高频逆变 高压技术高压技术,这种电压一致性好、稳定、纹波干扰小这种电压一致性好、稳定、纹波干扰小,图像分辨图像分辨率更高。率更高。(二二)数据采集系统数据采集系统(DAS)DAS包括探测器包括探测器,缓冲器缓冲器,积分器与积分器与A/D转转换器等部分换器等部分,由探测器检测到得模拟信号由探测器检测到得模拟信号,在计算机控制下在计算机控制下,经缓冲经缓冲,积分放大后进行积分放大后进行模数模数(A/D)转换转换,变为原始得数字信号。变为原始得数字信号。1、探测器探测器:就是一种能量转换装置。就是一种能量转换装置。分两种基本类型分两种基本类型:一种收集电离电荷得探测器一种收集电离电荷得探测器,另一另一种闪烁晶体测探器。种闪烁晶体测探器。探测器必须具备条件探测器必须具备条件:(1)电源适应性强电源适应性强,不同电压均能正常使用不同电压均能正常使用,有良好均有良好均匀性匀性;(2)动态范围性强动态范围性强,强弱信号都能检测强弱信号都能检测,灵敏高灵敏高;(3)余辉时间短余辉时间短,竭止竭止 性能好性能好;(4)成分稳定成分稳定:受理化因素影响小、寿命长受理化因素影响小、寿命长;(5)体积小、空间配置容易体积小、空间配置容易 气体探测器多采用惰性气体气体探测器多采用惰性气体,氙气氙气Xe,氪气氪气Kr。常。常用得闪烁晶体有碘化钠、碘化铂、锗酸铋。用得闪烁晶体有碘化钠、碘化铂、锗酸铋。2、A/D转换器转换器:从探测器所获得得信从探测器所获得得信号就是模拟信号号就是模拟信号,经缓冲处理后经缓冲处理后,进进行积分放大行积分放大,经经A/D转换器转变为数转换器转变为数字信号后才能被计算机识别字信号后才能被计算机识别(三三)滤过器滤过器 X线管发射得x线就是由不同波长组成得连续光谱。所以从球管发出x线必须进行过滤,滤过器得作用:1、吸收软射线 2、使X射线变为能量分布均 匀得硬射线(四四)准直器准直器CT机一般有两套准直器机一般有两套准直器一套在一套在x线球管一侧称前准直器线球管一侧称前准直器,控制放射源控制放射源,另一套在探测器另一套在探测器一侧得称后准直器一侧得称后准直器,后准直器主要起到减少放射线后准直器主要起到减少放射线,减少读数误减少读数误差差,与前准直器配合与前准直器配合,完成切层厚度得作用。第三代以后得完成切层厚度得作用。第三代以后得CT机都不加后准直器机都不加后准直器,因扫描速度加快了因扫描速度加快了,前后准直器得协调也难前后准直器得协调也难以同步以同步,影响接收质量。影响接收质量。前准直器前准直器,根据主计算机指令在扫描控制电路控制下根据主计算机指令在扫描控制电路控制下,前准直器前准直器在在Z轴方向变换不同得宽度轴方向变换不同得宽度,决定扫描层厚。决定扫描层厚。检查床检查床1、检查床在扫描过程中有很高得精度、误检查床在扫描过程中有很高得精度、误差不允许超过差不允许超过0、5mm。2、检查床得进退还应有准确得重复性检查床得进退还应有准确得重复性,如如扫描过程中扫描过程中,有时要对兴趣区反复扫描有时要对兴趣区反复扫描,每每次扫描检查度必须能准确地到达同一层面。次扫描检查度必须能准确地到达同一层面。床面在扫描控制系统得控制下床面在扫描控制系统得控制下,做恒速运动。做恒速运动。二、计算机系统二、计算机系统CT计算机系统计算机系统:由主计算机与阵列计算机两由主计算机与阵列计算机两部分组成。部分组成。主计算机就是中央处理系统主计算机就是中央处理系统,利用利用I/O接口接口,通过数据系统总线进行双向通迅通过数据系统总线进行双向通迅,从而控制从而控制CT整个系统得正常工作整个系统得正常工作 主计算机主要功能主计算机主要功能:1、扫描监控扫描监控,存储扫描所输入得数据。存储扫描所输入得数据。2、CT值得校正与输入数据得扩展。值得校正与输入数据得扩展。3、图像得重建控制及图像后处理。图像得重建控制及图像后处理。4、CT自身故障诊断。自身故障诊断。阵列处理器阵列处理器,就是就是60年代发展起来年代发展起来计算技术计算技术,就是一个专用得数据处理就是一个专用得数据处理设备设备,在主计算机得控制下高速进行在主计算机得控制下高速进行数据运算数据运算,本身不独立工作。本身不独立工作。扫描控制系统扫描控制系统 安装在扫描机架内。安装在扫描机架内。CT机得扫机得扫描过程都就是在主计算机控制下描过程都就是在主计算机控制下,由由扫描控制系统来完成得。扫描控制扫描控制系统来完成得。扫描控制系统控制得硬件主要有调整单元系统控制得硬件主要有调整单元,脉脉冲控制冲控制,旋转控制与遮光板控制等。旋转控制与遮光板控制等。如扫描旋转停止如扫描旋转停止,扫描得开始扫描得开始,中断中断等都由调整单元控制等都由调整单元控制、操作系统操作系统(OC)又称为人机对话系统又称为人机对话系统,主要通过操主要通过操作台完成。操作台就是操作员与计算作台完成。操作台就是操作员与计算机对话得工作平台机对话得工作平台,扫描参数得编辑、扫描参数得编辑、设定。扫描过程得控制设定。扫描过程得控制,观察分析观察分析,病病人资料得输入及机器故障诊断均在操人资料得输入及机器故障诊断均在操作台作台OC平台上完成。平台上完成。第三节第三节 不同不同CT机得构造及特点机得构造及特点 普通普通普通普通CTCT第一代第一代CTCT扫描机扫描机:只有一个只有一个X X线管与一个探测器线管与一个探测器,数据得采数据得采集就是基于集就是基于X X线管与探测器作平移加旋转得扫描方式。线管与探测器作平移加旋转得扫描方式。第二代第二代CTCT扫描机扫描机:采用较多得探测器与多路采用较多得探测器与多路X X线束线束,但都就但都就是同一是同一X X线管。线管。第三代第三代CTCT扫描机扫描机:取消了X线管与探测器得平移运动,只需要X线管与探测器围绕病人同步旋转。第四代第四代CTCT扫描机扫描机:在三代扫描机上,有了更多得探测器,多达2000个,排成圆环,分布在360度得圆周上。二、二、螺旋螺旋CT螺旋螺旋CT就是以就是以x线管绕被检物体匀速旋转线管绕被检物体匀速旋转,被被检物匀速前进为特征得扫描过程检物匀速前进为特征得扫描过程,x线在被查线在被查物体上留下得轨迹就是螺旋曲线物体上留下得轨迹就是螺旋曲线,故称为螺旋故称为螺旋CT。容积扫描容积扫描:一次收集到扫描范围内全部容积一次收集到扫描范围内全部容积(如心脏如心脏)得数据。得数据。螺旋螺旋CT就是在滑环扫描技术基础研发得一种就是在滑环扫描技术基础研发得一种新扫描技术新扫描技术,分为单层螺旋分为单层螺旋CT与多层螺旋与多层螺旋CT。常规常规常规常规CTCT与螺旋与螺旋与螺旋与螺旋CTCT得比较得比较得比较得比较常规CT与螺旋CT得比较 螺旋螺旋CT 常规常规CT1、球管运动形式、球管运动形式:绕病人长轴连续旋转绕病人长轴连续旋转 旋转回位旋转旋转回位旋转2、走床方式、走床方式:匀速直线运动匀速直线运动 间停式运动间停式运动3、扫描速度、扫描速度:快快,0、5-1秒秒 慢。慢。35秒秒4、扫描形式、扫描形式:容积式扫描容积式扫描 单层扫描单层扫描5、数据形式、数据形式:连续连续,不连续不连续 便于进行数据后处理便于进行数据后处理;不便于后处理不便于后处理6、检出敏感性、检出敏感性:不会因呼吸运动漏检不会因呼吸运动漏检;容易出现漏检。容易出现漏检。一、单层螺旋一、单层螺旋CT 一个一个x射线管射线管,一组园弧状排列得探测器。一组园弧状排列得探测器。螺旋螺旋CT得供电方式得供电方式,采用了滑环技术。采用了滑环技术。螺旋螺旋CT得扫描方式得扫描方式,x线管向一个方向围绕线管向一个方向围绕受检体连续旋转扫描受检体连续旋转扫描,受检体受检体(检查床检查床)同时同时向一个方向连续匀速移动通过扫描野向一个方向连续匀速移动通过扫描野,x线线管运动在受检体得外围划得一个园柱面螺管运动在受检体得外围划得一个园柱面螺旋线形轨迹。旋线形轨迹。螺距与层厚螺距与层厚螺距螺距:相邻螺线圈沿螺线圈轴线方向床移方相邻螺线圈沿螺线圈轴线方向床移方向得距离称为螺距向得距离称为螺距(pitch),螺距也等于螺距也等于x线线管旋转一圈受检体随扫描床移动得距离。管旋转一圈受检体随扫描床移动得距离。螺距螺距(pitch)=0时时,相当于传统相当于传统CT螺距螺距 层厚层厚 迭加扫描迭加扫描螺距螺距 =层厚连续扫描层厚连续扫描螺距螺距 层厚层厚 跳跃扫描跳跃扫描 二、多层螺旋二、多层螺旋CT 结构特点结构特点:多排探测器与多个数据采集系统。多排探测器与多个数据采集系统。二、多层螺旋二、多层螺旋CT结构特点结构特点:多排探测器与多个数据采集系统。多排探测器与多个数据采集系统。1、探测器探测器 弧形状排列弧形状排列,探测器以一定组合方式探测器以一定组合方式(电子电子开关开关)接收信号接收信号,然后将信号传递给有多个然后将信号传递给有多个通道得数据采集系统。通道得数据采集系统。2、X射线束射线束 X射线束形状就是以射线束形状就是以X射线管为顶点得四棱射线管为顶点得四棱锥形锥形,这样这样X线束可以同时覆盖多排探测器。线束可以同时覆盖多排探测器。3、MSCT螺距与层厚螺距与层厚 束螺距束螺距=扫描一圈床移距离扫描一圈床移距离/扫描束宽度扫描束宽度 层螺距层螺距=扫描一圈床移距离扫描一圈床移距离/层厚宽度层厚宽度 两种螺距关系两种螺距关系:层螺距层螺距=层数层数束螺距束螺距 MSCT得层厚得层厚:取决于探测器得有效探测宽取决于探测器得有效探测宽度度,或等于探测器组合宽度。或等于探测器组合宽度。4数据采集系统数据采集系统 多组数据采集通道多组数据采集通道,分别接收探测器接收分别接收探测器接收得得X线所产生得电信号线所产生得电信号,进行采集进行采集,输出。输出。5决定层厚得方法决定层厚得方法 单层螺旋得层厚与非螺旋单层螺旋得层厚与非螺旋CT一样一样,通过改变通过改变X线束得宽度来完成线束得宽度来完成,层厚等于层厚等于X线束得宽度。线束得宽度。多层螺旋多层螺旋CT得层厚不仅取决于得层厚不仅取决于X线束得宽度线束得宽度,而且取决于不同探测器阵列得组合。而且取决于不同探测器阵列得组合。单层螺旋单层螺旋CT与多层面与多层面CT得比较得比较 多层面多层面CT 单层螺旋单层螺旋CT 1、X线束形态线束形态:锥形线束锥形线束 扇形线束扇形线束2、探测器形状、探测器形状:多排并列多排并列 单列单列3、层厚因子、层厚因子:探测器得排列探测器得排列 X线束宽度线束宽度4、扫描、扫描3600 图像图像:多幅多幅 1幅幅5、扫描时间、扫描时间:0、5-1、0秒秒 1、0秒秒6、图像分辨率、图像分辨率:4 17、X线剂量线剂量:0、6 1、0 三电子束三电子束CT 电子束电子束CT就是由美国就是由美国Douglas Boyd博士博士1983年开发应用于临床。发明者得初衷就年开发应用于临床。发明者得初衷就是使心脏结构清晰成像并能获得足够得空是使心脏结构清晰成像并能获得足够得空间分辨率。间分辨率。电子束电子束CT与常规螺旋与常规螺旋CT相比相比,扫描速度更扫描速度更快快,达到毫秒级水平达到毫秒级水平,时间分辨率显著提高时间分辨率显著提高,电子束电子束CT对运动器官如心脏与腹部脏器可对运动器官如心脏与腹部脏器可在短时间内获得多层在短时间内获得多层,多幅清晰图像多幅清晰图像,以电以电影形式显示于屏幕影形式显示于屏幕,适合心血管以及胸腹部适合心血管以及胸腹部血管检查。血管检查。电子束电子束CT得基本结构得基本结构:电子枪电子枪,聚焦线圈聚焦线圈,扫描机架扫描机架,检查床检查床,冷却系统。电子枪电子枪聚焦线圈聚焦线圈电子束电子束偏转线圈偏转线圈数据采集系统数据采集系统探测器环探测器环X线束线束真空泵真空泵扫描床扫描床靶环靶环*X射线管有电子枪、偏转线圈与处于真空中得半园形得四射线管有电子枪、偏转线圈与处于真空中得半园形得四个钨靶个钨靶*864个晶体探测器排成两排个晶体探测器排成两排216得环形得环形电子束电子束CT(EBCT)电子束电子束CT得基本构造包括电子得基本构造包括电子枪、聚焦线圈、偏转线圈、扫枪、聚焦线圈、偏转线圈、扫描机架以及普通描机架以及普通CT得一些基本得一些基本构造。构造。1、电子枪电子枪位于系统后部位于系统后部,由离子清除由离子清除电极电极(ICE)保持高真空保持高真空,其阴极灯丝加热产其阴极灯丝加热产生游离电子簇生游离电子簇,在在130kV得高压下加速产生得高压下加速产生约约640mA得电子束。得电子束。2、聚焦线圈聚焦线圈-在真空管中使电子束聚在真空管中使电子束聚焦成毫米级得小焦点焦成毫米级得小焦点(1mm1、2mm)。3、偏转线圈偏转线圈-使电子束偏转轰击扫使电子束偏转轰击扫描机架得靶面。描机架得靶面。4、扫描机架扫描机架-电子束电子束CT得扫描机架就是得扫描机架就是固定不动得固定不动得,它得下方有它得下方有4个并排得圆弧形个并排得圆弧形钨靶环钨靶环(依次为依次为A、B、C、D环环),上方有两上方有两组钨酸鎘晶体探测器。这种探测器具有高组钨酸鎘晶体探测器。这种探测器具有高效能效能,快速衰减得特点快速衰减得特点,以适时短时以适时短时,快速与快速与多层扫描。多层扫描。5、检查床检查床-位于系统前部位于系统前部,床面可倾斜床面可倾斜25(头高足低头高足低),并可左右旋转并可左右旋转,以得心脏以得心脏得多轴位扫描。得多轴位扫描。6、冷却系统冷却系统-电子束电子束CT就是靠靶环装置就是靠靶环装置上得水冷却系统快速消除热量与巨大钨靶上得水冷却系统快速消除热量与巨大钨靶体积分散热量。另外体积分散热量。另外,电子束电子束CT扫描器装扫描器装置了四个靶环置了四个靶环,分散了传递到靶环上得热量。分散了传递到靶环上得热量。常规常规CT靠靶环与球管缓慢散热。靠靶环与球管缓慢散热。