CT技術(shù)中的基本知識(shí)

1、CT中的基本知識(shí) 江蘇省省級(jí)機(jī)關(guān)醫(yī)院放射科 周林赟CT技術(shù)中的基本知識(shí)CT的產(chǎn)生與發(fā)展 CTcomputed tomography：是計(jì)算機(jī)、X線成像、電子機(jī)械技術(shù)和數(shù)學(xué)科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。 CT的基礎(chǔ)思路：基于1917年波希米亞數(shù)學(xué)家Radon J.H.用數(shù)學(xué)原理證明可通過(guò)物體的投影結(jié)合來(lái)重建圖像。1963年美國(guó)物理學(xué)家Cormack A.M.探索出了用X線投影數(shù)據(jù)重建圖像的數(shù)學(xué)方法。CT的產(chǎn)生與發(fā)展 1971年9月，英國(guó)工程師Hounsfield G.N.設(shè)計(jì)并掃描出第一幅有診斷意義的頭部CT圖像，在Ambrose醫(yī)生的指導(dǎo)下。當(dāng)時(shí)一幅圖像的處理約需20分鐘，后來(lái)借助微處理器，減少到4.5分

2、鐘。該機(jī)由英國(guó)EMI公司生產(chǎn)，安裝在Atkinson-Morley醫(yī)院。為此，1979年Hounsfield G.N.與Cormack A.M.一起獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。CT的產(chǎn)生與發(fā)展 1974年，美國(guó)George Town醫(yī)學(xué)中心的工程師Ledley設(shè)計(jì)出了全身CT掃描機(jī)。 從此帶來(lái)了醫(yī)學(xué)圖像上的革命CT的產(chǎn)生與發(fā)展 第一階段：從CT產(chǎn)生到20世紀(jì)70年代中期扇形束掃描技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了從頭到全身掃描。 第二階段：20世紀(jì)80年代中期滑環(huán)技術(shù)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了單層螺旋CT掃描。 第三階段：多排探測(cè)器的采用，實(shí)現(xiàn)了容積掃描，即多層掃描。 目前，已有廠家開(kāi)發(fā)了平板探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的容積掃描。C

3、T機(jī)的基本原理 在計(jì)算機(jī)控制下：X線準(zhǔn)直被檢體準(zhǔn)直探測(cè)器積分、放大電路模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列處理器模數(shù)轉(zhuǎn)換顯示或打印CT的基本結(jié)構(gòu) 掃描機(jī)架系統(tǒng) 掃描檢查床 X線系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)或陣列處理機(jī) 操作臺(tái)及圖像顯示系統(tǒng) 照相機(jī) 附屬設(shè)備CT機(jī)的主要性能指標(biāo) 掃描速度、重建時(shí)間等 掃描方式 探測(cè)器數(shù)目 球管焦點(diǎn)、熱容量等 有效視野 機(jī)架孔徑 斷層厚度 重建矩陣 顯示矩陣 計(jì)算機(jī)情況CT的應(yīng)用評(píng)價(jià)應(yīng)用范圍 常規(guī)影像學(xué)檢查：臟器平掃、軟組織檢查、增強(qiáng)掃描等 CT導(dǎo)引下穿刺活檢及介入性治療 CT定量測(cè)定 CT定形、定位測(cè)量 三維重建 功能檢查CT的應(yīng)用評(píng)價(jià)優(yōu)勢(shì) 真正的斷層圖像 密度分辨率高 對(duì)病灶的定位、定

4、性準(zhǔn)確 可作定量分析密度分辨率高的原因：（比常規(guī)X線檢查高約20倍）1、X線嚴(yán)格的準(zhǔn)直；2、采用了高靈敏度、高效率的探測(cè)器；3、利用計(jì)算機(jī)處理，可調(diào)節(jié)圖像顯示情況。CT的應(yīng)用評(píng)價(jià)局限性 空間分辨率低 某些臟器檢查受限制 定位、定性診斷的準(zhǔn)確性常受各種因素影響基本概念密度分辨率：密度分辨率：低對(duì)比的情況下，圖像對(duì)兩種組織最小密度差別的分辨能力，常以百分?jǐn)?shù)表示。例如0.2%，5mm，0.45GY。空間分辨率空間分辨率：指高對(duì)比的情況下，密度大于10%時(shí)，圖像對(duì)組織結(jié)構(gòu)的分辨能力。常以每厘米內(nèi)線對(duì)數(shù)表示（LP/cm），5LP/cm=可辨最小物體直徑?；靖拍畈糠秩莘e效應(yīng)：部分容積效應(yīng)：在同一掃描層面

5、內(nèi)含有兩種或以上的不同密度組織時(shí)，CT值為均值，不能真實(shí)反映任何一種組織。周?chē)g隙現(xiàn)象：周?chē)g隙現(xiàn)象：是指同一掃描層面上，與該層面垂直的兩種相鄰而密度不同的組織，其邊緣部分顯示情況也不能真實(shí)反映組織實(shí)際情況?；靖拍?CT值值：是測(cè)量CT圖像密度值的統(tǒng)一計(jì)量單位，HU（Hounsfield unit)。為相對(duì)密度值，CT值 =（物-水）/ 水 K偽影：偽影：因設(shè)備或人體本身等因素影響而產(chǎn)生了被檢體不存在但圖像顯示出來(lái)的假象。有運(yùn)動(dòng)條紋偽影、交疊混淆偽影、杯狀偽影、模糊偽影和帽狀偽影、環(huán)狀偽影等?；靖拍顖D像灰階圖像灰階：即圖像上明暗信號(hào)的等級(jí)差別。人眼可分辨16級(jí)灰階。噪聲和信噪比：噪聲和信噪

6、比：圖像噪聲是指均勻物體CT值在均值上下的隨機(jī)漲落，圖像呈顆粒性。信噪比則是有用信號(hào)強(qiáng)度與噪聲之比。濾波函數(shù)：濾波函數(shù)：圖像重建時(shí)所采用的數(shù)學(xué)計(jì)算程序，又稱(chēng)為算法。常見(jiàn)術(shù)語(yǔ) 1、CT值標(biāo)度值標(biāo)度（demarcation of CT value）將空氣和水衰減的CT值作為標(biāo)度。在EMI標(biāo)度中，空氣和水標(biāo)度分別為-500和0，而在Hounsfield標(biāo)度中則分別為-1000為0。 2、像素像素（pixel）又稱(chēng)像元，是組成圖像矩陣的基本單元，也就是組成矩陣中的一個(gè)小方格。像素是一個(gè)二維概念。常見(jiàn)術(shù)語(yǔ) 3、體素體素（voxel）即體積單元的簡(jiǎn)稱(chēng)。它是某組織一定厚度的三維空間的體積單元，如果以X線通過(guò)

7、人體的厚度作為深度，那么像素乘以深度即為體素。例如，某組織的深度為10mm，像素為1mm1mm，則體素為10mm1mm1mm 。體素減小（即層厚變?。綔y(cè)器接收到的X線光子的量相對(duì)減少。常見(jiàn)術(shù)語(yǔ) 4、矩陣矩陣（matrix）矩陣即二維排列的方格，是將計(jì)算機(jī)所計(jì)算的人體橫斷面每一點(diǎn)的X線吸收系統(tǒng)按行和列排列成的分布圖，實(shí)際上是一幅縱橫二維排列的像素圖。目前CT機(jī)常用的矩陣有2562、 3202、 5122、 6402、 10242等常見(jiàn)術(shù)語(yǔ) 5、雙窗技術(shù)雙窗技術(shù)（double window technique）雙窗技術(shù)主要用于CT掃描圖像中密度相差太大組織的觀察，既要看見(jiàn)低密度組織，又要看見(jiàn)高

8、密度組織，如胸部的肺窗和縱隔窗、骨髂肌肉系統(tǒng)的骨窗和軟組織窗等。常見(jiàn)術(shù)語(yǔ) 6、窗寬和窗位窗寬和窗位（window width and window level）窗寬是熒光屏上對(duì)應(yīng)于圖像灰階的CT值范圍。窗寬越寬，可以觀察組織CT值的范圍越大。窗位又稱(chēng)窗位或窗中心，對(duì)應(yīng)于圖像灰階的中心位置。常見(jiàn)術(shù)語(yǔ) 7、探測(cè)器孔徑探測(cè)器孔徑（detector aperture）探測(cè)器孔徑是X線能夠進(jìn)入探測(cè)器傳感部分的探測(cè)器的有效口徑，通常是指探測(cè)器陣列面向X線方向上的孔徑尺寸。常見(jiàn)術(shù)語(yǔ) 9、反投影反投影（inverse projection）是圖像合成的一種方法，若在某個(gè)方向上投影一個(gè)橫斷面圖像層面來(lái)重建圖像，

9、它的方向正好與測(cè)量該層面的方向相反。常見(jiàn)術(shù)語(yǔ) 10、扇形角（sector angle）是指產(chǎn)生透射量信號(hào)的檢測(cè)器陣列所對(duì)應(yīng)的角度，頂點(diǎn)即為X線管內(nèi)的焦點(diǎn)。 11、模型（model）模型是替代人體，用以測(cè)量CT機(jī)響應(yīng)的物體，它是衡量CT圖像質(zhì)量的一種工具。常見(jiàn)術(shù)語(yǔ) 12、褶積（褶積（faltung）是用權(quán)函數(shù)對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過(guò)程，是一種數(shù)學(xué)圖像處理方法。 13、原始數(shù)據(jù)與顯示數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)與顯示數(shù)據(jù)（raw data and display data）原始數(shù)據(jù)是由探測(cè)器接受，經(jīng)過(guò)放大和模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換后所得到的數(shù)據(jù)。顯示數(shù)據(jù)是將原始數(shù)據(jù)經(jīng)權(quán)函數(shù)處理后所得到的構(gòu)成組織某層面圖像的數(shù)據(jù)。

10、常見(jiàn)術(shù)語(yǔ) 14、間距間距（interval）是指常規(guī)斷層掃描中，上一層面的上緣與下一層面的上緣之間的距離，它可以等于、小于或大層厚，小于層厚者為重疊掃描。掃描方式 普通掃描 增強(qiáng)掃描 造影掃描 特殊掃描特殊掃描 1、薄層掃描薄層掃描 薄層掃描（thin slice scan）是指掃描層厚小于5mm的掃描（一般采用1-5mm），目的是減少部分容積效應(yīng)，觀察病變內(nèi)部細(xì)節(jié)以及用來(lái)發(fā)現(xiàn)小病灶。 2、重疊掃描重疊掃描 重疊掃描（overlap scan）是指層距小于層厚，使相鄰的掃描層面部分重疊的CT掃描方法。如層厚為10mm，層距為7mm，相互兩層就有3mm的重疊。特殊掃描 3、延遲掃描延遲掃描 延遲

11、掃描（delayed scan）是指注射對(duì)比劑后等待數(shù)分鐘，甚至數(shù)小時(shí)后再行掃描的一種CT檢查方法。 4、目標(biāo)掃描目標(biāo)掃描 目標(biāo)掃描（object scan）又稱(chēng)靶掃描（target CT scan）或放大掃描（enlarge scan），是對(duì)興趣區(qū)進(jìn)行掃描的一種方法，目的是使興趣區(qū)組織器官圖像放大，圖像空間分辨率提高。特殊掃描 5、動(dòng)態(tài)掃描動(dòng)態(tài)掃描 動(dòng)態(tài)掃描（dynamic scan）是指靜脈團(tuán)注（bolus injection）對(duì)比劑后，在極短的時(shí)間內(nèi)對(duì)某一組織器官進(jìn)行快速連續(xù)掃描，掃描結(jié)束后再重建圖像的方法。 6、高分辨率高分辨率CT掃描掃描 高分辨率CT掃描（high resoluti

12、on CT scan, HRCT）是指通過(guò)薄層或超薄層、高輸出量、足夠大的矩陣、骨算法和小視野圖像重建，獲得良好的組織細(xì)微結(jié)構(gòu)及高的圖像空間分辨率的CT掃描方法。特殊掃描 高分辨率CT必須具備以下幾個(gè)基本條件：全身CT機(jī)的固有空間分辨率應(yīng)小于0.5mm。采用超薄層掃描，層厚在1.01.5mm。圖像重建必須采用高空間分辨率算法，即骨算法。矩陣為512512。采用高電流（200220mA）和高電壓（12130kV），降低圖像噪聲。掃描時(shí)間應(yīng)盡量短，一般為12秒。 高分辨率CT的圖像特征有以下幾點(diǎn)：空間分辨率高。圖像的細(xì)微結(jié)構(gòu)清晰。邊緣銳利度高。噪聲大。有較多的偽影，如條狀影及雙邊影。特殊掃描 7、

13、定位掃描定位掃描 定位掃描（scout scan），是指根據(jù)申請(qǐng)單上的病史及體征確定掃描范圍，然后根據(jù)檢查部位選擇適當(dāng)?shù)亩ㄎ幌?，再根?jù)定位像的顯示部位，有目的、有步驟地選擇掃描范圍。 8、放大掃描放大掃描 放大掃描（magnifying scan）是指為了獲得高清晰、足夠大的掃描圖像而采取的一種掃描方式。常采用以下放大技術(shù)： （1）幾何放大或原始數(shù)據(jù)放大；（2）后處理放大或機(jī)械放大、電子放大。特殊掃描 9、CT灌注成像灌注成像 CT灌注成像（CT perfusion image）是結(jié)合高速注射（412ml/s）和快速掃描技術(shù)而建立起來(lái)的一種成像方法。通過(guò)分析動(dòng)態(tài)增強(qiáng)圖像獲得一系列組織參數(shù)，如組

14、織的血流量、組織的血容量、平均通過(guò)時(shí)間以及峰值時(shí)間等，主要用于了解組織的血流灌注情況。它有兩個(gè)技術(shù)特點(diǎn)：一是對(duì)比劑團(tuán)注的速度要快；二是時(shí)間分辨率要高。特殊掃描 10、螺旋螺旋CT血管造影血管造影 螺旋CT血管造影（spiral CT angiography，SCTA）是指靜脈內(nèi)快速團(tuán)注高密度對(duì)比劑后，靶血管內(nèi)的對(duì)比劑濃度快速達(dá)到峰值時(shí)，再進(jìn)行螺旋CT容積掃描，經(jīng)工作站后處理，重建出靶血管數(shù)字化的多維圖像。特殊掃描 11、CT導(dǎo)向穿刺活檢導(dǎo)向穿刺活檢。 12、骨密度測(cè)量骨密度測(cè)量。 13、低劑量螺旋低劑量螺旋CT。特殊掃描 低劑量螺旋CT的特點(diǎn)：可大大減少病人接受的輻射劑量。減少球管冷卻等候時(shí)間。延長(zhǎng)了球管