CT成像原理及应用课件.ppt

1、100多年前德国科学家多年前德国科学家Roentgen 发现了发现了X线，线，使得人类首次不通过手术就可以看见体内的解使得人类首次不通过手术就可以看见体内的解剖结构剖结构 但那是高度重叠的图像但那是高度重叠的图像 软组织结构显示不清软组织结构显示不清 l19691969年年HounsfieldHounsfield设计成功设计成功CTCT，19791979年获诺贝尔医学生物学奖年获诺贝尔医学生物学奖l19711971年第一台年第一台CTCT机安装于机安装于Atkinson-MorleyAtkinson-Morley医院医院l19721972年英国放射学会发表年英国放射学会发表l19741974年

2、美国年美国George TownGeorge Town医疗中心医疗中心LedleyLedley设计出全身设计出全身CTCT，19197676年开年开始应用于临床始应用于临床人们第一次看见活体的断层解剖图像人们第一次看见活体的断层解剖图像CT成像基本原理X X线呈一定厚度的扇形线束线呈一定厚度的扇形线束以圆形的轨迹扫描物体，将不同以圆形的轨迹扫描物体，将不同的衰减信息传至对面的探测器的衰减信息传至对面的探测器探测器将不同的衰减信息转化电探测器将不同的衰减信息转化电流强度信号传入计算机流强度信号传入计算机计算机将其转化为像素距阵，以计算机将其转化为像素距阵，以灰阶的形式在显示器上显示灰阶的形式在显

3、示器上显示CT总体结构框图体素、矩阵和像素体素、矩阵和像素体素（体素（voxelvoxel）：）：将选定层面分成若干个体积相同的立方体将选定层面分成若干个体积相同的立方体数字矩阵：数字矩阵：每个体素的每个体素的X X线衰减系数排列成矩阵线衰减系数排列成矩阵像素（像素（pixelpixel）：）：相应体素的衰减数据的集合相应体素的衰减数据的集合横断位平面的每幅图像由一个数横断位平面的每幅图像由一个数据点矩阵（像素）组成，每个点据点矩阵（像素）组成，每个点的赋值代表了人体特定位点的的赋值代表了人体特定位点的X X射线衰减系数射线衰减系数1.1.X X线束对人体某部一定厚度的层面扫描，由探测器接收被

4、该层面部分吸线束对人体某部一定厚度的层面扫描，由探测器接收被该层面部分吸收的剩余收的剩余X X线线2.2.探测器将接收到的各方向不同强度的探测器将接收到的各方向不同强度的X X线信号由光电转换器转变为电信线信号由光电转换器转变为电信号，再经模号，再经模/数转换器转变为数字信号，传送到计算机的数据采集系统数转换器转变为数字信号，传送到计算机的数据采集系统3.3.计算机将采集的各方向的数字信息经运算处理，得出扫描层面各点的计算机将采集的各方向的数字信息经运算处理，得出扫描层面各点的数字（体素的数字（体素的X X线衰减系数），排列成数字矩阵线衰减系数），排列成数字矩阵4.4.数字矩阵可存储于硬盘或光

5、盘中，再经数数字矩阵可存储于硬盘或光盘中，再经数/模转换器将数字矩阵中的每模转换器将数字矩阵中的每个数字转化为由黑到白不同灰度的小方块，个数字转化为由黑到白不同灰度的小方块，5.5.按矩阵排列，即构成按矩阵排列，即构成CTCT图像，最后调节窗宽、窗位，经显示器或照相图像，最后调节窗宽、窗位，经显示器或照相机输出，用于临床诊断机输出，用于临床诊断CTCT成像原理总结成像原理总结 CTCT图像特点图像特点 断面图像断面图像 空间分辨率空间分辨率:高对比度的情况下鉴别细微结构的能力，即高对比度的情况下鉴别细微结构的能力，即显示最小体积病灶或结构的能力显示最小体积病灶或结构的能力 密度分辨率：能区分不

6、同组织密度的能力密度分辨率：能区分不同组织密度的能力在在X X线源总能量不变的条件下，像素小、数目多、线源总能量不变的条件下，像素小、数目多、图象清晰，空间分辨率提高，单位容积的光子减少。图象清晰，空间分辨率提高，单位容积的光子减少。密度分辨率降低。密度分辨率降低。CTCT值（值（HuHu单位）单位）体素的相对体素的相对X X线衰减度线衰减度 单位：亨氏单位（单位：亨氏单位（Hounsfild unitHounsfild unit，HUHU）01000-1000 空气空气 脂肪脂肪 水水 软组织软组织 骨皮质骨皮质 CT衰减值（单位：Hounsfield unit)Attenuation co

7、efficient窗口技术l观察不同密度的正常组织结构或病变组织的一种显观察不同密度的正常组织结构或病变组织的一种显示技术，包括窗宽（示技术，包括窗宽（window widthwindow width）和窗位）和窗位 (window level)(window level)。窗宽：图像上所包括的窗宽：图像上所包括的CTCT值的范围值的范围窗位：图像上所选的窗位：图像上所选的CTCT值中心的位置值中心的位置l选择合适的窗宽和窗位来显示该组织结构或病变，选择合适的窗宽和窗位来显示该组织结构或病变，以获得最佳的图像。以获得最佳的图像。窗宽、窗位调节窗宽、窗位调节肺窗：肺窗：W1500，L-500纵隔

8、窗：纵隔窗：W400，L40选择合适的窗宽、窗位选择合适的窗宽、窗位1000040-1000140-601280256单位：HU，灰阶几种不同窗宽窗位40,200 35,8040,400500,1500CT值范围肉眼分辨范围197019901998CT领域主要的技术演变2005扫描部位的延伸80年代 横断 CT扫描速度的演变90年代 螺旋CT2000年代 多层 CT扫描层数“竞赛“2s1s0.75s41664头部体部2006单源CT双源CT128320螺旋螺旋CTCT扫描方式扫描方式连续式扫描和采集连续式扫描和采集管球连续旋转和曝光管球连续旋转和曝光检查床连续匀速向前运动检查床连续匀速向前运动

9、v定义：定义：扫描时球管旋转与床移同步，使扫描时球管旋转与床移同步，使扫描轨扫描轨迹呈螺旋状迹呈螺旋状，故称螺旋扫描（，故称螺旋扫描（SCTSCT或或HCTHCT），或），或容积扫描容积扫描(VCT)(VCT)v特点：特点：扫描快速扫描快速扩大适应症，改善增强效果，扩大适应症，改善增强效果，增加病人检查流通量。增加病人检查流通量。数据连续（容积成像）数据连续（容积成像）Z Z轴分辨率提轴分辨率提高，一系列的后处理高，一系列的后处理螺旋螺旋CTCT扫描方式扫描方式多层多层CT(CT(MultisliceMultislice CT)CT)v本质仍是螺旋本质仍是螺旋CTCT，但以探测器阵列替代了单一

10、，但以探测器阵列替代了单一探测器等。探测器等。v多层多层CTCT的优势的优势在于在于:1.1.扫描速度快，最多可将时间缩短为扫描速度快，最多可将时间缩短为1/6-1/81/6-1/82.X2.X线管损耗小、照射量减少了线管损耗小、照射量减少了15%-40%15%-40%3.3.空间分辨率高、采集信息量大、空间分辨率高、采集信息量大、4.4.降低对比剂用量等。降低对比剂用量等。宽探测器技术4 Detector0.5mm x 416 Detector0.5mm x 1664 Detector0.5mm x 64160 Detector0.5mm x 160320 Detector 0.5mm x

11、3202mm8mm32mm80mm160mmZ-Axis CoverageCTCT检查技术检查技术 平扫平扫CTCT 增强增强CTCT：血管内注入对比剂后再行扫描。：血管内注入对比剂后再行扫描。包括双期扫描、三期扫描、动态增强包括双期扫描、三期扫描、动态增强CTCT和和延迟扫描延迟扫描 CT CT任意层面的二维重建、多平面重建、任意层面的二维重建、多平面重建、三维重建三维重建 CT CT血管造影（血管造影（CTACTA）CT CT 对比剂对比剂 l含碘对比剂肘静脉注射同时进行扫描含碘对比剂肘静脉注射同时进行扫描l增强血管和组织器官使之易于显示增强血管和组织器官使之易于显示l肿瘤组织强化，评估肿

12、瘤血管生成等生肿瘤组织强化，评估肿瘤血管生成等生物活性物活性l使用碘对比剂的风险：过敏反应、肾损使用碘对比剂的风险：过敏反应、肾损害害动态动态CT扫描扫描1234动态增强扫描动态增强扫描 螺旋螺旋CTCT图像后处理技术图像后处理技术多平面重建（多平面重建（Multiple Plane Rendering,MPRMultiple Plane Rendering,MPR）曲面重建（曲面重建（Curve Plane Rendering,CVRCurve Plane Rendering,CVR）遮盖容积重建（遮盖容积重建（Shaded Volume RenderingShaded Volume Ren

13、dering，SVRSVR）密度容积重建（密度容积重建（Intensity Volume RenderingIntensity Volume Rendering）最大密度投影、最小密度投影（最大密度投影、最小密度投影（MIPMIP，MinIPMinIP）腔内模拟内窥镜（腔内模拟内窥镜（Fly ThroughFly Through）脏器灌注评价（脏器灌注评价（PerfusionPerfusion）脏器功能评价脏器功能评价多平面重组法（MRP）VR和曲面重组法(CPR)颈部血管的重建颈部血管的重建头颈部血管成像多种观察方式多种观察方式MIP和MPR重建技术CTUCTU（CT CT urograph

14、yurography）最小密度投影最小密度投影法法(MinIPMinIP)平均密度投影平均密度投影法法(AIP)最大密度投影最大密度投影法法(MIP)表面遮盖显示法(SSD)Fly AroundFly Through支气管腔重建与仿真内窥镜支气管腔重建与仿真内窥镜 CTCT灌注成像灌注成像l对对ROCROC在固定的层面连续扫描，绘制出每个在固定的层面连续扫描，绘制出每个l像素的时间像素的时间密度曲线，分析血流灌注状态。密度曲线，分析血流灌注状态。峰值时间（峰值时间（PTPT）、平均通过时间（）、平均通过时间（MTTMTT）局部血容量（局部血容量（RBVRBV）、局部血流量（）、局部血流量（RB

15、FRBF）l临床应用：急性或超急性脑局部缺血临床应用：急性或超急性脑局部缺血 脑肿瘤新生血管的观察脑肿瘤新生血管的观察 急性心肌缺血急性心肌缺血CT灌注成像CTCT肝脏灌注成像肝脏灌注成像CT检查临床应用l发现发现X X线未能线未能发现发现的病变；的病变；l定位定位X X线未能线未能定位定位的病变的病变（位置、大小、范围）；（位置、大小、范围）；l定性定性X X线未能线未能定性定性的病变的病变（诊断和鉴别诊断）（诊断和鉴别诊断）；l更准确的对肿瘤进行更准确的对肿瘤进行分期分期；l对脏器对脏器功能功能进行评价；进行评价；l穿刺活检及经皮穿刺活检及经皮介入介入导向；导向；l指导临床制定指导临床制定

16、治疗计划治疗计划（内科、外科、介入）（内科、外科、介入）l对对治疗效果治疗效果进行评估和疗效预测进行评估和疗效预测MPR肺结节病灶评价肺结节病灶评价肺转移性肿瘤肺转移性肿瘤CT引导下穿刺活检引导下穿刺活检肺动脉未见栓塞支架放置术后支架放置术后外伤、急性出血、钙化灶是首选外伤、急性出血、钙化灶是首选 外伤性脑内血肿 蛛网膜下腔出血 钙化灶rCBF：反映每100克脑组织内每分钟的血流量。以毫升为单位。rCBV：感兴趣区毛细血管和大血管的血管床容积。以毫升为单位。MTT：对比剂平均通过时间，以秒为单位。TTP：对比剂到达最高峰的时间，以秒为单位。肝硬化肝硬化食管胃底静脉曲张食管胃底静脉曲张门脉高压侧枝循环开放门脉高压侧枝循环开放 肿瘤早期诊断 术前评价（血管、转移）泌尿系结石胰腺癌不可切除-侵犯血管vtumor-to-vessel 50接触面MIPVRMIPVR腹部腹部CTACTA血管重建血管重建肝右叶小肝癌灌注检查，见肝癌呈动脉期高灌注表现骨骼病变细小撕脱性骨折 痛风识别思考题思考题l CT CT成像原理成像原理l CT CT成像有哪些伪影成像有哪些伪影l 部分容积效应与层厚的关系部分容积效应与层厚的关系l CT3 CT3维重建有哪几种形式维重建有哪几种形式l CT CT灌注可以了解疾病或脏器哪些信息灌注可以了解疾病或脏器哪些信息