CT成像技术概述课件.ppt

1、 西安市中心医院放射科齐武刚computed Greek tomos section 希腊语 tomos 切面 Latin -graphia, from Greek, from graphein. writing or representation in a (specified) manner or by a (specified) means or of a (specified) object. Central Research Laboratories, EMI LondonG. N. Hounsfield A. M. Cormack Tufts University Medford,

2、 MA, USA Electric and Musical Industries 百代唱片公司传统的X射线装置的缺点优点：优点： (From Picker)(From Siemens)各代CT扫描机第一代（平移+旋转扫描方式）第二代（平移+旋转扫描方式）第三代（旋转+旋转扫描方式）第四代（旋转+静止扫描方式）第五代（静止+静止扫描方式）各代CT比较第一代第一代第二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笔束扫描笔束扫描扇束扫描扇束扫描运动方式运动方式平移平移/旋转方式旋转方式连续扫描方式连续扫描方式扫描时间扫描时间3min10s2min2.8s10s1s10s更快更快主要用

3、途主要用途头颅扫描头颅扫描全身扫描，观察除全身扫描，观察除心脏外的脏器心脏外的脏器可用于血管造影可用于血管造影和心脏造影和心脏造影螺旋扫描方式螺旋CTCT新技术的应用 X线与物质的相互作用物质对X线的吸收规律KCTWWX值人体组织CT值人体组织CT值骨密质1000脂肪-100钙质60水0脑白质36血液16脑灰质24凝固的血5670（1）可连续扫描可连续扫描，使扫描范围在，使扫描范围在2430s内达到内达到24 30cm，可满足绝大部分不同，可满足绝大部分不同部位的部位的CT检查，可在一次屏气中完成扫描，避免了漏扫和重扫；检查，可在一次屏气中完成扫描，避免了漏扫和重扫；（2）由于避免了呼吸运动引

4、起的扫描遗漏以及在选定位置及距离上进行）由于避免了呼吸运动引起的扫描遗漏以及在选定位置及距离上进行回顾性重建回顾性重建的的能力，所以提高了病灶检出率；能力，所以提高了病灶检出率；（3）无层间隔扫描使扫描时间缩短，不但有益于危重病人的检查，而且在注射造影剂）无层间隔扫描使扫描时间缩短，不但有益于危重病人的检查，而且在注射造影剂增强扫描时，可使全部扫描几乎在全部扫描都在增强高峰期内完成，不但能获得最佳增增强扫描时，可使全部扫描几乎在全部扫描都在增强高峰期内完成，不但能获得最佳增强效果，还可减少造影剂的用量；强效果，还可减少造影剂的用量；（4）提高了病灶密度测量的）提高了病灶密度测量的准确性准确性；

5、（5）任何部位均可）任何部位均可进行多断面或三维图像重建进行多断面或三维图像重建；（6）扫描时间短扫描时间短，短时间内对危重病人进行快速功能性诊断。，短时间内对危重病人进行快速功能性诊断。 2时间分辨力（时间分辨力（temporal resolution）时间分辨力是衡量图像质量好坏的一个参数，时间分辨力是衡量图像质量好坏的一个参数，但它不能从但它不能从CT图像中直接阅读出来，它的作用是图像中直接阅读出来，它的作用是间接的。间接的。在在CT问世的最初几年里，扫描时间（时间分辨问世的最初几年里，扫描时间（时间分辨力）获得了迅速进步。力）获得了迅速进步。设设CT图像中感兴趣区域（图像中感兴趣区域（

6、Range of Interest, ROI）内的标准偏差为：）内的标准偏差为：2)(1值值CTCTn其中其中n为感兴趣区域内像素数目；为感兴趣区域内像素数目；CT值为值为ROI内的实际内的实际CT值；值；CT值为值为ROI内平均内平均CT值，值，值值CTnCT1利用上述标准偏差可以衡量成像系统总体的噪声水平。利用上述标准偏差可以衡量成像系统总体的噪声水平。在多种图像噪声中，在多种图像噪声中，X线的量子噪声占的比重最大。线的量子噪声占的比重最大。X线的量子噪声是通过线的量子噪声是通过X线管发出的线管发出的X线剂量大小、采用的过滤方法、断层厚度、物体中对线剂量大小、采用的过滤方法、断层厚度、物体

7、中对X线的线的衰减及检测器的检测能力等方面反映出来。衰减及检测器的检测能力等方面反映出来。当图像噪声主要是当图像噪声主要是X线的量子噪声影响时，并考虑到断层厚度、像素尺寸线的量子噪声影响时，并考虑到断层厚度、像素尺寸和和X线剂量，以及物体线性吸收系数，用布劳克斯（线剂量，以及物体线性吸收系数，用布劳克斯（Brooks）公式来描述）公式来描述噪声的标准偏差为：噪声的标准偏差为：02hDWBCB=e-d为物体的衰减因子为物体的衰减因子为为 平均线性吸收系数平均线性吸收系数d为物体厚度为物体厚度C为描述剂量效率的一个常数为描述剂量效率的一个常数（小的（小的C值相当高的剂量效率）值相当高的剂量效率）W

8、为像素宽度为像素宽度h为断层厚度为断层厚度D0为断层的最大皮肤剂量为断层的最大皮肤剂量减少一半减少一半D0增加四倍增加四倍减少噪声需要提高剂量效率减少噪声需要提高剂量效率减少物体的衰减因子减少物体的衰减因子 增加像素宽度增加像素宽度增加断层厚度增加断层厚度增加增加X线的剂量线的剂量噪声大小不变时，像素宽噪声大小不变时，像素宽度减小半，则剂量需要增度减小半，则剂量需要增加四倍；保持同样的噪声加四倍；保持同样的噪声水平，要使断层厚度减少水平，要使断层厚度减少一半，则剂量需要增加二一半，则剂量需要增加二倍。倍。4对比度和对比度分辨力对比度和对比度分辨力对比度是描述对比度是描述CT图像对不同物质及密度

9、差异大小的，是对不同物体密度的图像对不同物质及密度差异大小的，是对不同物体密度的分辨能力。设分辨能力。设a和和b分别为分别为CT值的最大值和最小值，定义对比度为：值的最大值和最小值，定义对比度为：%100)()(baba相对对比度为：相对对比度为：%100)(aba对比度分辨力是在感兴趣区域内观察细节与背景部分之间具有低对比度时，对比度分辨力是在感兴趣区域内观察细节与背景部分之间具有低对比度时，将一定大小的细节部分从背景中鉴别出来的能力。将一定大小的细节部分从背景中鉴别出来的能力。对比度是由于对比度是由于X线的质量决定的。线的质量决定的。对比度分辨力是由相应的对比度分辨力是由相应的X线线-CT

10、成像装置的噪声状况所决定的。成像装置的噪声状况所决定的。典型的典型的CT图像干扰图像干扰1成像系统测量误差成像系统测量误差成像系统测量误差是指成像装置检测系统，由于某个检测元件损坏或性能成像系统测量误差是指成像装置检测系统，由于某个检测元件损坏或性能下降产生的噪声所引起的，或由于测量过程中有失误也可以造成成像系统下降产生的噪声所引起的，或由于测量过程中有失误也可以造成成像系统中测量误差。如中测量误差。如（1）.丢失一个测量值，产生图像某部分的不连续显像；丢失一个测量值，产生图像某部分的不连续显像；（2）.丢失一个方向投影测量值，产生图像中明显的一道痕迹；丢失一个方向投影测量值，产生图像中明显的

11、一道痕迹；（3）.当测量系统中某些部分如当测量系统中某些部分如X线管及电子电路元件产生固有噪声干扰，线管及电子电路元件产生固有噪声干扰， 主要是主要是X线量子噪声干扰，会使线量子噪声干扰，会使CT图像的对比度分辨力下降；图像的对比度分辨力下降；（4）.在测量时如果被测人体某部分超出测量断层区域，会在图像中出现在测量时如果被测人体某部分超出测量断层区域，会在图像中出现 晕现象，越靠向测量区边沿越严重晕现象，越靠向测量区边沿越严重 。2扫描及数据处理参数选择不当扫描及数据处理参数选择不当X线线-CT成像装置的空间分辨力受着成像装置的空间分辨力受着X线焦点与检测器有效宽度影响，在线焦点与检测器有效宽

12、度影响，在焦点与检测器有效宽度被确定下来时，还受到其他因素的影响，如卷积焦点与检测器有效宽度被确定下来时，还受到其他因素的影响，如卷积滤波函数等。滤波函数等。如果检测器之间的距离、两个投影方向之间的夹角、断层厚度以及图像矩如果检测器之间的距离、两个投影方向之间的夹角、断层厚度以及图像矩阵选择的参数不匹配，将会产生图像质量下降。如阵选择的参数不匹配，将会产生图像质量下降。如（1）.当检测器数量固定时，扫描射束的个数增加，将使扫描射束变细，当检测器数量固定时，扫描射束的个数增加，将使扫描射束变细， 造成图像质量下降；造成图像质量下降；（2）.投影数的多少决定图像的质量；投影数的多少决定图像的质量；

13、（3）.选择不合适的卷积算法会造成图像质量下降。选择不合适的卷积算法会造成图像质量下降。伪影产生的原因大体可归结为：伪影产生的原因大体可归结为：1.物理原因：主要由物理原因：主要由X线质量所引起的，如量子噪声、散射线、线质量所引起的，如量子噪声、散射线、X线硬化效线硬化效 应等。克服硬化效应可采用双能量法。应等。克服硬化效应可采用双能量法。2.被测人体原因：被测人体体位的移动、体内器官的蠕动或人体上的其他被测人体原因：被测人体体位的移动、体内器官的蠕动或人体上的其他 金属异物等都会引起伪影的发生，它主要表现为在图像上产金属异物等都会引起伪影的发生，它主要表现为在图像上产 生运动条纹伪影。生运动

14、条纹伪影。3.成像装置原因：成像装置扫描及数据处理参数选择不当和图像重建算法不成像装置原因：成像装置扫描及数据处理参数选择不当和图像重建算法不 完善、扫描系统装置不稳定、采集数据重复性不好、完善、扫描系统装置不稳定、采集数据重复性不好、X线发生线发生 装置高电压波动及测量电子电路的温度漂移等或装置高电压波动及测量电子电路的温度漂移等或CT图像显示图像显示 及照相中的非线性成像等因素都会不同程度上影响到及照相中的非线性成像等因素都会不同程度上影响到CT图像图像 画面上，产生不同程度的伪影。画面上，产生不同程度的伪影。CT图像中金属物体会引起伪影,这些伪影降低了断层图像中金属周围的清晰度,对断层结

15、构的判断带来很大的困难。金属伪影主要表现为由大投影数据引起的从金属区域发出的条状伪影,由X射线能谱硬化引起的杯状伪影和多个金属之间的暗带区域。这些伪影严重影响了对断层结构的判断,使图像质量严重下降,难以达到无损检测、医疗诊断等目的。因此需要有效的方法从图像域或投影域进行校正。：部分容积效应是在CT成像过程中产生的。图像中的像素代表的是一个体积，即像素面积X层厚。此体积内可能含有各种组织，因此每一像素的CT值实际所代表的是单位体积各种组织CT值的平均数。由于CT值的准确性受部分容积效应影响很大，所以在选择的扫描层较厚或病变较小而又骑跨于扫描切层之间时，所测得CT值代表的组织密度可能实际上并不存在，这种现象称为部分容积效应。所以在对较小病灶性质判断时，要避免因CT值的测量误差而导致错误诊断。谢 谢 !