CT-基础培训分解课件.ppt

1、主要内容X射线CT 历史CT以及CT原理 CT组成部件（主要内容）X射线1.轫致辐射2.特征辐射1895年，伦琴研究阴极射线。却意外地发现一米以外的一块荧光屏上发出亮光。过反复实验，确信这是种尚未为人所知的新射线，便取名为X射线18451923年 X射线 X 射线特性CT 历史1917-1719年奥地利数学家Radon提出来数学重建图像的方案1963年Cormack重建得到一个投影的重建图片1971 Hounsfield年第一台CT研制用于临床颅脑扫描。1979 年Cormack和Hounsfield 生理和医学奖，破例授予两位没有医学经历的科学家X线源为3mm宽的笔形束。由于探测器少、扫描次

2、数很多，故扫描完一个层面所需时间长，一般需要几分钟。已淘汰。扫描方式与第一代相似，但X线源为具有不同角度的扇形束（如10角），其对面有十几个或几十个探测器，每次平移扫描可完成扇形区（如10角）范围内的工作。扫描一个层面的时间为1040秒。旋转过程中X线管发射几百次脉冲，同时进行扫描，即边旋转边扫描，加之探测器数目达几百个，速度大大增加，扫描一个层面的时间约为24秒。球管旋转180得到一个层面的图像数据。然后平移到下一个层面的位置继续扫描。分2种方式。CT 以及CT原理CT是用X射线束对人体某部一定厚度的层面进行扫描，由探测器接收透过该层面的X射线，转变为可见光后，由光电转换变为电信号，再经模拟

3、/数字转换器（analog/digital converter）转为数字，输入计算机处理。图像形成的处理有如对选定层面分成若干个体积相同的长方体，称之为体素（voxel）。CT CT原理 CT 就是Computed Tomography简称。即电子计算机断层扫描CT 以及CT原理 数学公式基础IoIm mI=I0e-m mdI0Idm m1 1m m2 2m m3 3m mnI0II=I0e-dSmSmii=1ndI=I0e-m mxdxm mxI0I0DxDCT 以及CT原理CT 以及CT原理 衰减系数（值）计算机对X线从多个方向扫描得到的信息，计算出每个体素（相对于每个像素对应的组织“块”

4、的体积）的X线吸收系数。这是成像的数字基础。水的衰减系数（W）为1，骨（B）为1.92.0，空气（A）为0.0013（0）CT 以及CT原理CT 以及CT原理 骨的CT值：空气的CT值：CT 以及CT原理 窗技术：是CT检查中用以更好地观察不同密度组织的一种显示技术。窗技术包括窗宽（window width）和窗位（window level,or window center）。为了增强人眼对不同密度CT图像的分辨力，引入了窗技术：人体组织的CT值有2000个分度，显示器虽能显示2000个灰阶，但人眼只能识别16个灰阶。所以，若在一幅CT图像上同时显示2000个CT值，则意味着人眼观察时只能分辨

5、大于125H（2000/16，即125个CT值）的密度变化显然不够。CT 以及CT原理窗位20窗宽80图像上可分辨的CT值范围为-20+60H；可分辨的最小CT值差别为80/16，即5HU。CT组成部件 CT组成部件 CT组成部件 数据采集阶段包括：数据采集阶段包括：X X射线管、探测器、准直器、射线管、探测器、准直器、滤过器、滤过器、对数放大器、模数转换器（对数放大器、模数转换器（A/DA/D）、接口电路等）、接口电路等 图像重建阶段包括：计算机、图像重建阶段包括：计算机、D/AD/A转换器等转换器等 图像显示阶段包括：图像显示器、相机、接口电路等等图像显示阶段包括：图像显示器、相机、接口电

6、路等等 整个系统由中央系统控制器操纵，加上检查床便构成一台完整个系统由中央系统控制器操纵，加上检查床便构成一台完整的整的X-CTX-CT系统系统 X 射线球管I.球管的发展球管的发展II.球管功能及构成球管功能及构成III.球管的高压发生器球管的高压发生器 X 射线球管I.球管的发展 固定阳极（stationary anode）X线管（I、II代CT、牙科CT等）旋转阳极(rotating anode)X线管（全身CT）X 射线球管球管组成Envelope 外壳Cathode 阴极 Anode 阳极 Protective housing X射线管防护罩 X 射线球管 控制电子束的位移，在很短的

7、时间内在两个位置间移动发射X线，相当于多了一次采集或采集数量的加倍；采样增加、空间分辨力增加 Heat unit is how much heat an anode can store before damage occurs 热容量表示阳极损坏之前的储热能力单位：HUkVp mA time rectification constantHeat dissipation means how fast a tubes anode cools down 散热率表示阳极冷却时间单位：HU/min热容量和散热率（冷却速率）热容量和散热率（冷却速率）高压发生器作用高压发生器作用 发生器提供高压并将其传输到

8、X线管，使得电子从球管灯丝到达阳极The generator produces high voltage and transmits it to the x-ray tube.This high voltage propels the electrons from the x-ray tube filament(灯丝)to the anode 灯丝加热电流Provide the heat current of filament 控制X线曝光时间Time Control 过滤器 吸收对CT成像没有贡献的软射线。To absorb low-energy x-rays(soft X-Ray)that

9、 do not contribute to the acquisition of CT image 降低患者剂量并提高射线质量（射线变硬）By doing this,patient dose is reduced and the beam quality increases(beam “harder”)使出射射束能量分布定型为均匀一致的硬射束To shape the energy distribution across the radiation beam to produce uniform beam hardening when x-rays pass through the filter

10、 and the object 准直器准直器 准直器Purpose:目的used for collimating the x-ray beam to a desired width 用于校准X线束到期望宽度Types:类型the tube collimator(Pre-patient collimator)球管侧准直器（前准直器）the detector collimator(Post-patient collimator)探测器侧准直器（后准直器）准直器X-RAY TUBE1 MM Cu FILTERBEAM LIMITTINGEARSPOST PATIENTCOLLIMATORDETECT

11、ORSLICE THICKNESSPLATESBEAM SHAPER(NOT IN TOMO M/EG)单层单层CT的准直器的准直器7 mm5 mm3 mm2 mm10 mm(COLLIMATOR)准直器 探测器 I.Purpose Gather information by measuring the x-ray transmission through the object;测试穿过物体的X线Electrical signal proportional to x-ray beam intensity 与X线强度成正比的电信号 探测器II.Characteristic Efficiency

12、效率 Stability 稳定性 Detector response 响应 探测器1.Efficiency 效率 The ability to capture,absorb,and convert x-ray photons to electrical signal;捕捉、吸收、转换X线光子形成电信号的能力；The total detector efficiency,referred to as the dose efficiency,is the product of the capture efficiency,absorption efficiency,and conversion ef

13、ficiency;总探测器效率（剂量效率）指探测效率、吸收效率和转换效率的乘积。探测器2.Stability 稳定性 the steadiness of the detector response.探测器响应的稳定性 If the system is not stable,frequent calibrations are required to render(补偿)the signals useful;如果系统不稳定，就需要频繁的校准来补偿信号的作用。探测器3.Response time 响应时间 The speed with which the detector can detect an

14、 x-ray event and recover to detect another event;探测器探测一个X线信号到为下一个信号作好准备的时间 Afterglow 余辉问题4.Accuracy 准确性 Low electronic Noise 低电子噪声 Linear 线性 Uniformity 探测器均匀一致性 Instantaneous stability 瞬时稳定性 探测器III.Detector types 探测器类型 Solid state detectors 固体探测器 NaI 早期固体探测器稀土陶瓷探测器 气体探测器 1.闪烁体探测器或固体探测器闪烁体探测器或固体探测器Sc

15、intillation 闪烁体Photon capture 电子俘获Light 光 Photo-diode 光电二极管Signal 信号 Pressurised xenon gas 高压氙气Ionization 电离Signal 信号3.Xenon detectors 气体探器气体探器X-ray 气体探测器The xenon gas detector consists of pressure chamber separated internally into many compartments;气体探测器由分散在很多隔间内部的压力电离室组成。电离室的上下夹面由陶瓷拼成；每个电离室两侧用薄钨片构

16、成；电离室内充满氙气；各个中心收集电极引线连至相应的前置放大器，DAS 数据采集系统数据采集系统 DAS Data acquisition system Function 将输出信号放大、积分后，多路混合成一路用将输出信号放大、积分后，多路混合成一路用A/D转换器变为数字信号送入计算机处理；转换器变为数字信号送入计算机处理；组成组成1.Pre-amplifier 前置放大器2.Integrator 积分器 3.Multiplexer 多路转换器 4.A/D转换器5.D/A转换器由探测器接收信号，经对数压缩使后续电路工作在一个较窄的范围；积分器接在放大器之后测量每个角度下的光子总和；各路积分器输

17、出信号经多路混合变成一路使用共同的A/D转换器变为数字信号；将连续时域模拟信号转变为离散的数字化信号；CT一般要求大于16 bit将数字图像变为显示终端的模拟信号 Gantry 机架机架 床床 Gantry(机架机架)俗称：龙门架 作用：完成特定扫描方式的扫描，以获得病人扫描层面的原始数据，供计算机系统进行图像处理 放置X-CT部件 扫描架性能 扫描架孔径应足够大，绝大多数的机架孔径为70cm 旋转倾斜性能好，大多数可以倾斜30。Patient table(诊视床诊视床 couch)Convenient control/and position readout;便于控制和读数便于控制和读数 Strong and rigid to support the weight of the patient;足够足够的强度和刚性来承载体很重的患者的强度和刚性来承载体很重的患者 Accurate;精确性好精确性好 Easy loading;方便装载方便装载 Adjustable;可以调节可以调节