《醫(yī)大-醫(yī)學(xué)影像-重點(diǎn)-第五章》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《醫(yī)大-醫(yī)學(xué)影像-重點(diǎn)-第五章（26頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,CT影像設(shè)備功能,5.1 CT影像設(shè)備簡述,1.CT影像設(shè)備的根本原理,CT成像的媒介是X射線，其成像的生理學(xué)根底是人體組織構(gòu)造密度的差異。,利用高度準(zhǔn)直X線束圍繞人體某一部位,并以肯定層厚的層面進(jìn)展斷層掃描,局部X線光子被組織器官吸取,X線強(qiáng)度因而衰減,未被吸取的X線光子穿透人體后,由探測器接收,將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽夂?經(jīng)放大由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?再經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字信號,輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)展運(yùn)算處理.,5.1.2 CT影像設(shè)備功能,1.CT影像設(shè)備的根本原理,圖像形成的過程有如對選定的層面分成假設(shè)干個體積一樣的小長方體，稱之為體

2、素。,CT每掃描一次，即可得到一個方程，經(jīng)過假設(shè)干次掃描，即得到一聯(lián)立方程。經(jīng)過計(jì)算機(jī)運(yùn)算傅立葉轉(zhuǎn)換、反投影法等可以解出這一聯(lián)立方程，從而求出每個體素的X線吸取系數(shù)或衰減系數(shù)，將其排列成數(shù)字矩陣，數(shù)字矩陣經(jīng)過數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器D/A把數(shù)字矩陣中的每個數(shù)字轉(zhuǎn)變?yōu)橛珊诘桨撞煌叶鹊男》綁K，即像素，也按矩陣排列，即構(gòu)成了CT圖像。由此可見，CT圖像是重建的數(shù)字化圖像，實(shí)際上，CT成像的過程就是求出每個像素的X線衰減系數(shù)的過程,5.1.2 CT影像設(shè)備功能,CT機(jī)主要分以下三局部：,掃描系統(tǒng)X線管、探測器和掃描架;,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)儲存、運(yùn)算等;,圖像顯示和存儲系統(tǒng)。,CT,檢測過程實(shí)例,2.CT,影像設(shè)

3、備的,組成,與功能,5.1.2 CT影像設(shè)備功能,(1)掃描系統(tǒng):主要包括掃描機(jī)架、掃描床和掃描掌握電路等,掃描機(jī)架gantry內(nèi)安裝有X線球管、圖像采集系統(tǒng)、X線過濾器、系統(tǒng)準(zhǔn)直器等，其中X線球管和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)data acquisition system，DAS最為重要。掃描機(jī)架的孔徑與傾斜范圍也是兩項(xiàng)重要的應(yīng)用指標(biāo)，目前多數(shù)掃描機(jī)架的孔徑為70cm，傾斜角度通常為1230。,CT掃描系統(tǒng)的掃描機(jī)架與掃描床 掃描機(jī)架內(nèi)部構(gòu)造,2.CT,影像設(shè)備的組成與功能,5.1.2 CT影像設(shè)備功能,(1)掃描系統(tǒng):主要包括掃描機(jī)架、掃描床和掃描掌握電路等,CT的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS作用是測量X射線束，并

4、將這些數(shù)據(jù)編碼成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，送往計(jì)算機(jī)進(jìn)展運(yùn)算。,探測器detector是DAS系統(tǒng)中重要的部件，其主要功能有：承受透過病人檢查部位的X射線；,將接收到的X線轉(zhuǎn)換成模擬形式的電子信號；,將模擬信號放大；,將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號通過A/D轉(zhuǎn)換器。,準(zhǔn)直器是位于X線球管前方的構(gòu)造,其作用是可以大幅度削減散射線的干擾(削減患者的放射劑量、提高圖像質(zhì)量)。,2.CT,影像設(shè)備的組成與功能,5.1 CT影像設(shè)備簡述,5.1.3 CT影像設(shè)備主要性能指標(biāo),一臺先進(jìn)的醫(yī)用CT影像設(shè)備的構(gòu)造簡單，價(jià)格昂貴，其性能指標(biāo)取決于很多方面，主要介紹以下幾方面:,1X線球管的熱容量與散熱率,熱容量的單位MHU，X線球

5、管的熱容量越大，表示可承受的工作電流越大，連續(xù)工作的時間也越長；散熱率的單位是kHU/min，散熱率越高，說明X線球管的性能越好。,5.1.3 CT影像設(shè)備主要性能指標(biāo),3掃描時間、重建時間和周期時間,CT掃描時間是指X線球管以肯定的層厚圍繞人體旋轉(zhuǎn)掃描一周360所需要的時間。掃描時間取決于X線球管旋轉(zhuǎn)的速度與力量，以往的CT掃描時間為1s、2s、3s或更長，現(xiàn)在已實(shí)現(xiàn)了亞秒掃描。,如GE公司LightSpeed Plus 16排CT,的掃描時間為0.5s；,Philips公司的Brilliance 16排CT,最短掃描時間可達(dá)0.42s；,掃描時間的縮短可以削減病人的檢,查時間，提高單位時間

6、內(nèi)病人的檢,查量，還能削減病人的運(yùn)動偽影等。,Philips,公司的,Brilliance 16,排,CT,5.1.3 CT影像設(shè)備主要性能指標(biāo),3掃描時間、重建時間和周期時間,重建時間是指計(jì)算機(jī)的陣列處理器將CT掃描的原始數(shù)據(jù)重建成圖像所需要的時間。如先進(jìn)的16排MSCT能夠在1秒重建出12幅512512的圖像。,周期時間是指從CT掃描開頭、圖像的重建、直到圖像的顯示這一全過程所需要的時間。,圖像掃描與重建時間,7,分鐘 圖像掃描與重建時間,7,秒,5.1.3 CT影像設(shè)備主要性能指標(biāo),6.矩陣,矩陣matrix是數(shù)字圖像的格式，矩陣的大小直接打算了CT圖像像素的大小與區(qū)分率，矩陣與像素大小

7、的關(guān)系：像素mm=掃描野FOVmm/矩陣。,矩陣包括重建矩陣和顯示矩陣。早期CT機(jī)的矩陣較小，一般為256256，320320等；目前的CT機(jī)的矩陣增加到512512，10241024；還有的CT機(jī)的重建矩陣為512512，而顯示矩陣為10241024，對于顯示的CT圖像而言，其矩陣的大小不能小于重建矩陣。,5.1.3 CT影像設(shè)備主要性能指標(biāo),7高比照度區(qū)分力,高比照度區(qū)分力high contrast resolution也稱空間區(qū)分力spatial resolution是指在CT圖像中可識別的相鄰物體空間幾何尺寸的最小限度，即對影像微小構(gòu)造的區(qū)分力量。不同CT裝置所得圖像的象素大小及數(shù)目不

8、同。大小可以是1.01.0mm，0.50.5mm不等；數(shù)目可以是256256，即65536個，或512512，即262144個不等。明顯，象素越小，數(shù)目越多，構(gòu)成圖像越細(xì)致，即空間區(qū)分力spatial resolution高，高比照度區(qū)分力有兩種表示方法，即每厘米包含多少線對數(shù)Lp/cm或毫米線徑mm。,5.1.3 CT影像設(shè)備主要性能指標(biāo),8低比照度區(qū)分力,低比照度區(qū)分力low contrast resolution又稱密度區(qū)分力density resolution是指在低比照狀況下，圖像中能夠區(qū)分物體密度的微小差異的力量，反映了CT區(qū)分密度相近(特殊是與背景呈低比照)的不同物體的力量.這對

9、于組織線性衰減系統(tǒng)差異較小的一些病變(例如,肝癌組織多呈低密度、等密度或混密度)的診斷至關(guān)重要。用百分?jǐn)?shù)%表示。影響因素有探測器靈敏度和采集層厚等。,9時間區(qū)分率,時間區(qū)分率temporal resolution是指影像設(shè)備在單位時間內(nèi)采集圖像的幀數(shù)。該性能指標(biāo)與CT機(jī)對每幀圖像的采集時間、重建時間以及連續(xù)成像的力量有關(guān)。,5.1.3 CT影像設(shè)備主要性能指標(biāo),10其他性能指標(biāo)及概念,1偽影artifact是指在CT掃描和成像過程中會消失一些被掃描體本身并不存在的各種外形的影像。,2噪聲noise 可以看作是圖像矩陣中像素值由于各種緣由所引起的誤差。,3體素與像素：體素voxel即體積單元的略

10、語，是指對CT掃描的層厚如10mm分成按矩陣排列的很多的小方塊或根本單元，它是一個三維的概念；而像素pixel是構(gòu)成CT圖像的最小單位，也就是矩陣中的一個小方格或根本單元，它與體素是相對應(yīng)的，是一個二維的概念。,4重建與重組：CT圖像的重建與重組實(shí)際上不是同一個概念。重建是指原始CT掃描得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算機(jī)承受特定的算法進(jìn)展處理，最終得到能用于診斷的一幅圖像，這一處理方法或過程稱為重建；而重組是不涉及原始數(shù)據(jù)處理的一種圖像處理方法。,5.1.3 CT影像設(shè)備主要性能指標(biāo),10其他性能指標(biāo)及概念,5CT值是CT圖像中各種組織與X線吸取系數(shù)值相當(dāng)?shù)膶?yīng)值，它是從人體組織器官的值換算出來的。CT值=

11、(-w)/w*a，其中和w分別為受檢物和水的吸取系數(shù)骨皮質(zhì)吸取系數(shù)為2.0，空氣吸取系數(shù)為0，水的吸取系數(shù)為1.0，a為分度因數(shù)。,一般將人體組織CT值劃分為2023個單位HU，最上界為骨+1000HU，最下界為空氣-1000Hu，水的抱負(fù)CT值為0。CT值不是確定不變的數(shù)值，與X線管電壓、CT設(shè)備、掃描層厚等因素有關(guān)。CT值有助于大致推斷組織類型，從而有助于提示疾病的診斷。,5.1.3 CT影像設(shè)備主要性能指標(biāo),10其他性能指標(biāo)及概念,6窗口技術(shù)人體組織的CT值范圍是2023個單位，人體的CT圖像實(shí)際上是用2023個灰度值表示的，而人眼一般僅能區(qū)分出16個灰度等級。假設(shè)將2023個灰度等級劃

12、分為16個灰階，則每個灰階所能區(qū)分的CT值為202316=125HU，也就是說，當(dāng)相鄰的兩種組織的CT值相差125HU時，人眼才能將兩者區(qū)分出來。為了顯示組織構(gòu)造的細(xì)節(jié)和反映準(zhǔn)確的密度差值，就必需使用窗口技術(shù),5.1.3 CT影像設(shè)備主要性能指標(biāo),6窗口技術(shù),人體組織的CT值范圍是2023個單位，人體的窗寬是指顯示圖像所包含的CT值范圍，在此范圍內(nèi)的組織構(gòu)造按密度凹凸從白到黑分為16個等級進(jìn)展觀看分析。,在此CT值范圍內(nèi)的組織和病變均以不同的模擬灰度顯示。而CT值高于此范圍的組織和病變，無論高出程度有多少，均以白影顯示，不再有灰度差異；反之，低于此范圍的組織構(gòu)造，不管低的程度有多少，均以黑影顯

13、示，也無灰度差異。增大窗寬，則圖像所示CT值范圍加大，顯示具有不同密度的組織構(gòu)造增多，但各構(gòu)造之間的灰度差異削減。減小窗寬，則顯示的組織構(gòu)造削減，然而各構(gòu)造之間的灰度差異增加。,5.1.3 CT影像設(shè)備主要性能指標(biāo),6窗口技術(shù),窗位window level是窗的中心位置，同樣的窗寬，由于窗位不同，其所包括CT值范圍的CT值也有差異。例如窗寬同為100H，當(dāng)窗位為0H時，其CT值范圍為-50+50H;如窗位為+35H時，則CT值范圍為-15+85H。通常，欲觀看某一組織構(gòu)造及發(fā)生的病變，應(yīng)以該組織的CT值為窗位。例如腦質(zhì)CT值約為+35H,則觀看腦組織及其病變時，選擇窗位以+35H為妥。,由上可

14、見，同一CT掃描層面，由于選擇不同的窗寬和窗位可獲得各種觀看不同組織構(gòu)造的灰階圖像。,窗口技術(shù)可以通過CT設(shè)備上固定的功能鍵實(shí)現(xiàn)，也可以依據(jù)圖像顯示疾病的需要通過手動來調(diào)整,5.1.3 CT影像設(shè)備主要性能指標(biāo),10其他性能指標(biāo)及概念,局部容積效應(yīng)：是指在同體素中存在有不同衰減系數(shù)的物質(zhì)時對這些衰減系數(shù)的平均，CT圖像上各個像素的數(shù)值代表相應(yīng)單位組織全體的平均CT值，它不能照實(shí)反映該單位內(nèi)各種組織本身的CT值。在CT掃描中，凡小于層厚的病變，其CT值受層厚內(nèi)其它組織的影響，所測出的CT值不能代表病變的真正的CT值：如在高密度組織中較小的低密度病灶，其CT值偏高；反之，在低密度組織中的較小的高密

15、度病灶，其CT值偏低，這種現(xiàn)象稱為局部容積效應(yīng)。,承受薄的掃描層面和高矩陣重建或顯示圖像，有助于削減局部容積效應(yīng)的影響。,CMUCC,5.3.1 螺旋CT主要特點(diǎn),(2)非螺旋CT與螺旋CT掃描方式的比較,傳統(tǒng)的非螺旋CT影像設(shè)備的饋電方式是電纜連接。,簡單的連接電纜相互纏繞，每次旋轉(zhuǎn)掃描之前，還必需有啟動、加速、穩(wěn)定、減速和制動等過程。,比方在進(jìn)展肺部的CT掃描時，首先在病人和檢查床固定不動的狀況下，病人屏住呼吸，機(jī)架旋轉(zhuǎn)、X線曝光，同時采集一個層面掃描的原始數(shù)據(jù)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)展圖像重建后傳給顯示器顯示；然后X線球管連同電纜等復(fù)位，檢查床向前移動預(yù)備好下一個層面的掃描，病人再屏住呼吸，掃描機(jī)架

16、旋轉(zhuǎn)、X線曝光，進(jìn)展下一次的掃描過程，如此周而復(fù)始，直至掃完整個胸部預(yù)定檢查的范圍。假設(shè)病人在每次掃描時屏氣深度不一，一局部所檢器官如肝臟有可能根本沒有掃到，小的病變因此而不能覺察。,CMUCC,5.3.1 螺旋CT主要特點(diǎn),(2)非螺旋CT與螺旋CT掃描方式的比較,螺旋CT掃描承受的滑環(huán)技術(shù)，去除了X線球管與機(jī)架之間的電纜連接的束縛，使得球管、探測器系統(tǒng)可以單向連續(xù)旋轉(zhuǎn)，每旋轉(zhuǎn)360的掃描時間可以縮短到1秒或亞秒，明顯提高了掃描速度和檢查效率。X線管連續(xù)旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生X線束，同時掃描床在縱軸方向連續(xù)移動，這樣，掃描區(qū)域X線束進(jìn)展的軌跡相對被檢查者而言呈螺旋運(yùn)動。,非螺旋,CT,與螺旋,CT,掃描模式圖,CMUCC,5.3.1 螺旋CT主要特點(diǎn),1.螺旋CT掃描中的參數(shù)與概念,(1)螺距pitch：掃描架旋轉(zhuǎn)一周3600進(jìn)床距離與透過探測器的X線束厚度之比，當(dāng)螺距等于1時，說明掃描旋轉(zhuǎn)一周檢查床移動的距離與X線射線束的寬度相等。一般來說，增加螺距可以提高掃描的速度，縮短掃描的時間，但是圖像的質(zhì)量會有所下降。當(dāng)螺距等于零時與非螺旋CT的掃描一樣。,CMUCC,5.3.1 螺旋CT主要特點(diǎn),1