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Computer计 算 机 Tomograph 断 层 扫 描CT基础知识软件成像原理及图像处理CT CT 的基本原理的基本原理 计算机断层扫描（计算机断层扫描（computed tomograhycomputed tomograhy，简称，简称CTCT），），是计算机与是计算机与X X线检查技术相结合的产物。当高度准直的线检查技术相结合的产物。当高度准直的X X线线束环绕人体某一部位作断面扫描（通常是横断面）时，部束环绕人体某一部位作断面扫描（通常是横断面）时，部分光子被吸收，分光子被吸收，X X线强度因而衰减，未被吸收的光子穿透人线强度因而衰减，未被吸收的光子穿透人体后，被检测器（体后，被检测器（detector)detector)接收，然后经放大并转化为电接收，然后经放大并转化为电子流，作为模拟信号输入电子计算机进行处理运算，重建子流，作为模拟信号输入电子计算机进行处理运算，重建成图像，由阴极线管显示出图像来，供诊断用。成图像，由阴极线管显示出图像来，供诊断用。检测器接收射线信号的强弱，取决于人体截面内组织的检测器接收射线信号的强弱，取决于人体截面内组织的密度，密度高的组织如骨吸收密度，密度高的组织如骨吸收X X线较多，检测器测得的信号线较多，检测器测得的信号信号弱；反之，如脂肪、含气的脏器吸收信号弱；反之，如脂肪、含气的脏器吸收X X线少，测得的信线少，测得的信号强。这就是号强。这就是CTCT利用利用X X线穿透人体后的衰减特征作为诊断线穿透人体后的衰减特征作为诊断病变的依据。病变的依据。计算机将检测器接受到的射线信号的强弱利用数学处理计算机将检测器接受到的射线信号的强弱利用数学处理方法重组图像，显示到荧光屏上，就形成受检面的方法重组图像，显示到荧光屏上，就形成受检面的CTCT图。图。螺旋CT横断位扫描CT值 CT CT的特点是能够分辨人体组织密度的轻微差别，的特点是能够分辨人体组织密度的轻微差别，所采用的标准是根据各种组织对所采用的标准是根据各种组织对X X线的线性吸收系线的线性吸收系数来决定的。为了计算与论述方便，将线性衰减系数来决定的。为了计算与论述方便，将线性衰减系数划分为数划分为20002000个单位，称为个单位，称为CTCT值。以水为值。以水为0 0值，最值，最上界骨的上界骨的CTCT值为值为10001000；最下界空气的；最下界空气的CTCT值为值为-10001000。实际上，实际上，CTCT值是值是CTCT图像中各组织与图像中各组织与X X线衰减系线衰减系数相当的对应值。数相当的对应值。CT CT值不是绝对不变的数值，它不仅与人体内在值不是绝对不变的数值，它不仅与人体内在因素如呼吸、血流等有关，而且与因素如呼吸、血流等有关，而且与X X线管电压、线管电压、CTCT装置、室内温度等外界因素有关，所以应经常校正，装置、室内温度等外界因素有关，所以应经常校正，否则将导致误诊。否则将导致误诊。正常组织的CT值CTCT值（值（Hu）类别类别CTCT值（值（Hu）类别类别010010水水50705070肝脏肝脏3838脑脊液脑脊液-20-80-20-80脂肪脂肪13321332血液血液8030080300钙化钙化64846484出血出血-600-800-600-800肺组织肺组织50655065或略低或略低脾脏脾脏400400以上以上骨骨 皮质皮质窗宽、窗位窗宽、窗位 人体组织人体组织CTCT值的范围为值的范围为-1000-1000到到+1000+1000共共20002000个分度，而个分度，而人眼不能分辨这样微小灰度的差别，仅能分辨人眼不能分辨这样微小灰度的差别，仅能分辨1616个灰阶。为个灰阶。为了提高组织结构细节的显示，能分辨了提高组织结构细节的显示，能分辨CTCT值差别小的两种组织，值差别小的两种组织，操作员根据诊断需要调节图像的对比度和亮度，这种调节技术操作员根据诊断需要调节图像的对比度和亮度，这种调节技术称为窗技术称为窗技术-窗宽、窗位的选择。窗宽、窗位的选择。窗宽是指显示图像时所选用的窗宽是指显示图像时所选用的CTCT值范围。窗宽的宽窄直接值范围。窗宽的宽窄直接影响图像的对比度；窄窗宽显示的影响图像的对比度；窄窗宽显示的CTCT值范围小，可分辨密度值范围小，可分辨密度较接近的组织或结构，如脑组织；反之，窗宽加宽的较接近的组织或结构，如脑组织；反之，窗宽加宽的CTCT值幅值幅度大，对比度差，适用于分辨密度差别大的结构如肺、骨质。度大，对比度差，适用于分辨密度差别大的结构如肺、骨质。窗位是指窗宽上、下限窗位是指窗宽上、下限CTCT值的平均数。窗位的高低影响图值的平均数。窗位的高低影响图像的亮度；窗位低图像亮度高呈白色；窗位高图像亮度低呈黑像的亮度；窗位低图像亮度高呈白色；窗位高图像亮度低呈黑色。色。影响影响CTCT图像的因素图像的因素1 1、窗宽、窗位、窗宽、窗位 如果要获得较清晰且能满足诊断要求的如果要获得较清晰且能满足诊断要求的CTCT图像，必须选图像，必须选用合适的窗宽、窗位，否则不仅图像不清楚，还难以达到诊用合适的窗宽、窗位，否则不仅图像不清楚，还难以达到诊断要求，降低了断要求，降低了CTCT扫描的诊断效能。扫描的诊断效能。2 2、噪声和伪影、噪声和伪影噪声噪声：分扫描噪声和光子噪声。分扫描噪声和光子噪声。伪影有：伪影有：患者在扫描中移动、呼吸、肠蠕动等可造成移动伪影；患者在扫描中移动、呼吸、肠蠕动等可造成移动伪影；人体内、外金属异物，术后银夹、枕骨粗窿，鸡冠等过人体内、外金属异物，术后银夹、枕骨粗窿，鸡冠等过高密度影产生放射状告密度条状影；高密度影产生放射状告密度条状影；机器本身发生故障。机器本身发生故障。3 3、部分容积效应和周围间隙现象。、部分容积效应和周围间隙现象。4 4、CTCT的分辨率的分辨率 分空间分辨率和密度分辨率分空间分辨率和密度分辨率 CTCT的增强扫描的增强扫描 经静脉给予水溶性碘造影剂使病变组织经静脉给予水溶性碘造影剂使病变组织X X线吸收率增高，线吸收率增高，加大了正常与病变组织间灰阶的差别，从而提高了病变的显加大了正常与病变组织间灰阶的差别，从而提高了病变的显示率。这种方法称之为造影增强检查。示率。这种方法称之为造影增强检查。病变组织的强化是由于其含碘量增加而使局部密度增高，病变组织的强化是由于其含碘量增加而使局部密度增高，其机理主要其机理主要：1.1.局部血流量增加（异常血管增生）或血液内局部血流量增加（异常血管增生）或血液内碘含量增高；碘含量增高；2.2.血脑屏障遭到破坏，造影剂漏出血管外等因血脑屏障遭到破坏，造影剂漏出血管外等因素有关；素有关；3.3.病变组织内造影剂的代谢与正常组织代谢不同，病变组织内造影剂的代谢与正常组织代谢不同，造成病变组织与正常组织间灰阶差别。造成病变组织与正常组织间灰阶差别。常用造影剂有常用造影剂有：离子型造影剂，如泛影葡胺；离子型造影剂，如泛影葡胺；非离子型造影剂，如欧乃派克。非离子型造影剂，如欧乃派克。造影剂的给药方法造影剂的给药方法一次性注射或集团注射法一次性注射或集团注射法静滴法静滴法蛛网膜下腔给药蛛网膜下腔给药 作椎管或脑室作椎管或脑室CT的检查过程 病人准备（胃肠道准备，对比剂过敏试验，呼吸训练，心理准备等）病人准备（胃肠道准备，对比剂过敏试验，呼吸训练，心理准备等）定位（选择适当的扫描体位）定位（选择适当的扫描体位）扫描定位像扫描定位像 进行断面扫描进行断面扫描 进行图像的传输，存储和打印进行图像的传输，存储和打印 在图像处理工作站上进行图像高级后处理（在图像处理工作站上进行图像高级后处理（2 2D,3D,Perfusion,Cardiac D,3D,Perfusion,Cardiac IQ)IQ)一般检查可在510分钟内完成CT常用高级后处理方法随着螺旋随着螺旋CTCT的迅速发展，的迅速发展，CTCT可进行连续的大范围可进行连续的大范围薄层容积数据采集，从而能够进行多角度、多方薄层容积数据采集，从而能够进行多角度、多方位的显示，增加有效的诊断和定位信息。目前常位的显示，增加有效的诊断和定位信息。目前常用的用的CTCT高级后处理方法有：高级后处理方法有：MPVR,MIP,Curve,SSD,Navigator MPVR,MIP,Curve,SSD,Navigator 等等MPR(多层面重建)计算机将横断面图像上的二维体素重组后获得冠状位、矢状位、斜位和曲面重建图像。用于显示病变形态及与周围组织、器官的 解剖关系MPVR(多平面容积重建)在在三维三维的基础上应用的基础上应用MPR技术，可采用平均技术，可采用平均（Average）、）、最大（最大（MIP）、）、最小（最小（MinIP）三三种密度投影法来显示图像种密度投影法来显示图像MinIPAverageMIP同一部位同一部位MPVR图像，分别用不同方法显示，其效果不同图像，分别用不同方法显示，其效果不同MIP(最大密度投影)显示不同层面垂直方向的最大密度值，用于具有相对高密度的组织和结构，如强化的血管、骨骼、明显强化的软组织占位Curve（曲线）按一条设定的曲线进行重建，将原本弯曲的结构按一条设定的曲线进行重建，将原本弯曲的结构展现在平面上展现在平面上通过曲面重建可全程显示扩张的胰管SSD按表面数学模式进行计算处理，将符合预设CT阈值的相邻象素连接起来形成立体图像。特点是：立体感强，解剖关系清晰。Navigator应用三线内插法和透视投影技术，重建出管腔表面图象CT基础知识硬件设备结构 由扫描装置、计算机系统、图像显示、记录、储存等部分组成。扫描装置包括X线球管、探测器与信号转换系统。CT装置的基本结构传统X光片CT 通常的CT机X线球管做往返圆周运动。每次扫描都经过启动、加速、匀速采集数据、减数、停止几个过程，使扫描速度难以大幅度提高。且仅能获得二维（2D）信息。螺旋CT应用滑环技术，使得X线球管做单方向连续旋转运动，同时患者检查床以均匀速度平移前进或后退中，连续采集体积数据进行图像重建。能够获得三维（3D）信息。螺旋CT螺旋成像与普通CT机相比螺旋CT的优点是：提高病变发现率 在造影剂最高时成像提高扫描速度 可变的重建扫描层面提高病变密度测定 可建重叠扫描层面可能减少造影剂用量 可行多层面及三维重建CT 机 房 示 意 图 CT机的基本组成X线球管高压发生器探测器和数据收集系统扫描床CT机的基本组成包括：x线球管和高压发生器、探测器和数据采集系统、扫描架、扫描床及控制台CT的成像过程 高 压 发 生 器 高 电 压 球 管 人 体 D A S 计 算 机 显示 照 相 探 测 器 X-rayX线球管X线球管球管基本结构高速电子流轰击在阳极靶上产生x射线冷却系统保证球管能连续高效的运转产生产生1 1分分X X线同时产生线同时产生9999分热分热球管的评价指标1.球管焦点(mm x mm)2.阳极热容量(MHu)3.阳极散热率(khu/min)4.衡量球管能力的金标准：连续螺旋扫描时间（秒）双排CT：90秒，16排：120秒；球管的焦点焦 点 越 小，图 像 越 清 晰小焦点的成像大焦点的成像 较 大 的 模 糊 区 域 图 像 清 晰 GE球管小焦点0.6mm*0.7mm 1.25 mm1.25 mm1.25 mm1.25 mmX-ray Tube Z axis扫描层厚4 x 1.25 mm5 mm4 x 2.5 mm10 mm4 x 3.75 mm15 mm4 x 5 mm20 mm 多排螺旋CT覆盖范围/圈探测器的分类 气态：1.高压氙气（Xenon Gas）固态：2.钨酸镉（Cadmium Tungstate）3.高闪烁晶体（GOS）4.稀土陶瓷（HiLight）CT扫描方式、定位像扫描（、定位像扫描（Scout)Scout)、轴位扫描、轴位扫描(Axial)Axial)、螺旋扫描、螺旋扫描(Helical)Helical)、电影扫描、电影扫描(Cine)Cine)、定位像扫描（Scout)球管位置固定，扫描床移动、轴位扫描(Axial)扫描床位置固定，球管旋转曝光、螺旋扫描(Helical)球管旋转曝光，扫描床连续移动、电影扫描(Cine)Cine扫描床位置固定，球管持续曝光谢谢观看