CT工作原理.ppt
耳鼻咽喉头颈外科CT阅片,中南大学湘雅三医院 耳鼻咽喉头颈外科学教研室 主任、教授、博士生导师 孙 虹,提高专科CT阅片能力的重要性,能观察到的结构越来越细微，影像诊断的价值、医师对它的依赖性越来越大； 解剖精细、毗邻关系复杂，重要结构多，影像判断直接关系到安全和疗效； 相当一部分临床医师对耳鼻咽喉头颈外科领域内的精细影像解剖不甚熟悉，盲目依靠影响学科发出的检查报告诊断疾病。由此造成的误诊、漏诊和误治不在少数；,CT（Computed tomography）历史,Housefield 于1969年设计，并因此获得1979年诺贝尔医学生物学奖； Ambrose 首先用于临床，极为满意； 成果于1972年在英国放射学会学术会议上发表，引起轰动，公认为放射诊断领域内的重大的革命性的突破； 开始只限于头部扫描，1974年Ledley设计了全身CT装置；,20年内，CT装置不断改进，14代； 1985年出现“电影CT”，即超速CT(ultra fast CT)、心血管CT（Cardiovascular CT, CVCT），为第五代； 1989年螺旋CT机问世，是CT领域的重大革新。螺旋CT的设计原理和机件构造尤其是扫描构架与常规CT有很大区别，终将取代常规CT 。,CT（Computed tomography）历史,CT扫描的原理,常规CT机的工作流程,重要概念像素与体素,CT图像显示的像素密度是每个体素内各种组织的平均CT值。,最简单的CT扫描装置包括一个X线发生器和与之相对的X线平移探测器。 要形成一个层面的CT图像，需要对包括头部的24CM的正方形区域进行从一边到另一边的平移扫描，每次得到240个体素的X线衰减信号；然后在每次平移扫描后旋转1º，进行第二次平移扫描，直至转完180º角，即完成了360º范围内的平移-旋转扫描，得到240×180，即43，200个信息。,常规CT机的扫描原理,计算机根据这些信息，通过模数转换形成数字信号，计算出整个数字矩阵中每个体素的X线衰减系数存储在硬盘上，形成数字图像文件； 可再经数模转换以像素灰度的形式显示在屏幕上或印制出CT照片。,常规CT机的扫描原理,常规CT机的工作原理（第一代）,X线源为3mm宽的笔形束。由于探测器少、扫描次数很多，故扫描完一个层面所需时间长，一般需要几分钟。已淘汰。,常规CT机的工作原理（第二代）,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10º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10º角）范围内的工作。扫描一个层面的时间为1040秒。,常规CT机的工作原理（第三代）,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。,常规CT机的工作原理（第四代）,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。,螺旋CT是在滑环技术的基础上发明的一种新的扫描方法。当X线管做连续旋转扫描时，机器自动匀速进床。因此，扫描线在患者体表上呈螺旋状，故称为螺旋CT。螺旋CT的扫描速度更快，半分钟内可完成几十个层面的扫描。,螺旋CT机的工作原理,螺旋CT机的工作原理,滑环连接是重要的改进之一。,螺旋CT机的工作原理,螺旋形不间断采样，大大提高了工作效率。,与常规扫描不同，螺旋扫描获得的是被测体的连续层面信息，即扫描范围内所有体素的X线吸收系数，故称体积扫描（volume scan）。 由于获得的信息量更大，在图像的后期处理上具有更大的灵活性。比如，可由计算机重建为扫描范围内的横断、冠状、矢状或任意投照方向的CT图像。与三维软件联合运用，还可进行CT血管成像（CT angiography, CTA）。,螺旋CT机的工作原理,由于扫描速度快，病人配合更为方便，使得CT图像的清晰度大大增强。 但在头部扫描，由于头部保持静止比较容易，如果不需要做三维重建，有时更喜欢用常规扫描而不是螺旋扫描。这是因为在螺旋扫描的图像边缘会有一些失真。,螺旋CT机的工作原理,CT读片前的准备知识,衰减系数,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”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值 通过值换算得到的用以表示每个体素的X线吸收能力，即表达CT图像中的组织密度的统一单位，是一种相对数值。 规定将受测物质的衰减系数（M）与水的衰减系数作为比值计算，并分别以骨皮质和空气的衰减系数作为上、下限进行分度，由此计算出CT值。,CT值,CT值的计算公式： 为分度因数。现在CT值一般用亨氏单位（H），则为1000。,CT值,水的CT值：,CT值,骨的CT值：,CT值,空气的CT值：,CT值,可见，CT图像的CT值范围是： 以水的CT值为0，空气的CT值为-1000，骨组织的CT值为+1000，共2000个CT值范围。CT值越大，表示组织密度越高，即对X线的吸收能力越强。 每变化一个亨氏单位（HU），相当于变化0.1%衰减系数。,CT值,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）。,窗技术,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大于125H（2000/16，即125个CT值）的密度变化显然不够。,窗技术,窗宽： 是一幅CT图像能有差别地显示的CT值范围。CT值在此范围内的组织以不同的灰度表示，高于此范围的一律以白色显示，低于此范围者一律以黑色显示。 现在的CT机窗宽可任意设定。一般最高设定达4000，窗位设定在-1000+1000之间。 窗位： 是窗所包含的CT值的中心位置。它决定了CT图像最佳显示何种密度的组织。,窗技术,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。,窗技术,窗技术对图像显示的影响,窗技术,CT的空间分辨力与密度分辨力 相互牵制，难以兼得。 空间分辨力（spatial resolution）： 分辨相邻2点的能力。低于X线照片。 密度分辨力（density resolution）： 分辨组织对X线吸收量差别的能力。远远高于X线照片。,CT的分辨力,部分容积效应与周围空隙现象原理相似。 部分容积效应（partial volume phenomenon） 由于在CT图像上各个像素所表示的CT值是代表相应单位组织容积（即体素）全体的平均CT值，所以，在一个体素中小于层面厚度的组织，若其密度高于体素内邻近组织，则测得的CT值比实际的小；反之则反。 小病变的CT值不一定真实，评价时要注意。,部分容积效应与周围空隙现象,部分容积效应与周围空隙现象,周围空隙现象（peripheral space phenomenon） 在一个层面内，与层面垂直的2个相邻且密度不同的物体，其边缘部的CT值不能准确测得，使得其交界的影像不能清楚分辨。 由于周围空隙现象的存在，使密度不同的物体交界处， 密度高的物体边缘CT值变小；而密度低的物体边缘CT值变大。,部分容积效应与周围空隙现象,基于同样的原理： 1、密度差别小的物体相邻时，其交界处 影像不清。 2、密度较周围物质高的物体，其影像变 大；且密度差别越大，影像变大的程 度越大。尤其在判断高密度病变的大 小时要考虑这种因素。,部分容积效应与周围空隙现象,层厚（thickness）： 指CT断层每个层面的厚度，用mm表示。缩小层厚，可降低部分容积效应的影响。 层距（interval）： 每个扫描层面之间的距离，也用mm表示；在螺旋CT则称螺距。层距要与层厚向适应，不要留有太大的非扫描区。,层厚与层间距,颅脑或头部CT的伪影：头部结构密度差别巨大，易产生伪影。 1、暗影效应（shading effect）：蝶鞍内、桥小脑角等处，由于周围骨质吸收大量X线，造成机器对此处组织密度的误判，呈现低密度影像，使该处组织显示不清楚，称为暗影效应。 2、闪光伪影（over shooting）：在坚硬密实的颅骨枕骨嵴处或金属物体处，可出现放射状高密度条状影像，称为闪光伪影。,CT扫描的伪影,暗影效应,暗影效应,闪光伪影,CT扫描的伪影,病人躯体或内脏运动造成的伪影 机器故障造成的伪影 严格地说，部分容积效应和周围空隙现象也属于伪迹的范畴。 总而言之，CT影像终究不是实物，经过复杂的成像过程后难免失真，尤其是细节不可能全真实。 必须抵制“CT万能”的观念。,CT扫描的伪影,定位图（Topography）,也叫监视图（Scout View）。在球管固定的情况下扫描，由计算机生成数码图像（Computed Radiography, CR）。类似普通X线照片，但清晰度高得多。 主要做CT扫描计划线标示用，如显示扫描部位、体位、倾斜角、层厚、层距、扫描方向和次数等。也可不标计划线而用作高清晰度照片，同样有诊断意义。,理解CT照片上文字的意义,一般资料：如医院（院所）名称、机器名称与型号、CT号、检查日期等； 病人资料：如姓名、性别、年龄（有些机器还标明出生日期和检查日期）； 图像位置：如左（LEFT）、右（RIGHT），前（Anterior, A）或后（Posterior, P）；FR或front（前）、H（头侧先进）、F（足侧先进）、H-SP-CA（头先进-仰卧位-冠状位）， H-SP-CR（头先进-仰卧位-水平位）；,图像序号，如： 2 IMA 9第2系列扫描的第9幅图片； SEQ27非螺旋扫描的第27幅图片； 图像位置，如：SP从扫描床推进的基线算起，扫描平面所在的位置。正数表示基线上方，负数表示基线下方； 扫描条件：X线管电压（KV）、电流（MA）、毫安秒（MAS）等，还可能标出其他对读片关系不太大的参数。,理解CT照片上文字的意义,有无增强造影（contrast enhancement）：+CE或+C增强造影，-CE或-C或NO无增强造影。有些照片，不标明者为无增强造影，标明+CE或+C或contrast者，为有增强造影。 标尺：一般给出5CM或10CM的标尺，便于阅片时测量，以判断图像所表示的实际大小 。,理解CT照片上文字的意义,窗宽（W或WW）、窗位（WL或C,“C”表示窗宽的“中心”）等。有些CT照片用灰阶条来表示窗宽、窗位。在图像的一侧用一长条浓淡不一的阶梯状图标表示该照片的灰阶及其所代表的CT值范围和中心值。 其他：如CT值（HU）、层厚（thick或SL）、层间距（index）、定位图（TOP）、倾斜角（tilt或GT）等。,理解CT照片上文字的意义,头部CT常用的截面及CT定位像,眶耳线（Orbitomeatal line, OML）截面：通过外眦与外耳道口连线的截面，又称听眦线截面或眦耳线（Cantho-meatal line）截面。与矢状面垂直，是最常用平面，适于检查幕上病变和鼻窦。 瑞兹线（Reids base line，RBL）截面：眶下缘与外耳道口连线截面。也叫做人类学基线（anthropological base line）截面或德国水平线截面。是OML截面向前倾斜15º20º形成的截面。此平面适合检查眼窝内和鼻窦病变。,头部CT常用的截面及CT定位像,眶上缘-耳孔线（Superior Orbitomeatal line, SML）截面：是OML截面向后倾斜15º20º形成的截面。此平面适合检查幕上和幕下病变。 CT室在做常规头颅扫描时，如果没有特别约定，常用SML截面。,头部CT常用的截面及CT定位像,颅脑冠状位扫描（Coronal tomography）：又叫额状面（frontal section）扫描。分别与前3条水平基线垂直或形成一定角度。扫描时，病人仰卧、头部后仰；或俯卧，头部前曲。同时调整CT机架，使扫描基线达到冠状位扫描的要求。 CT定位像：即CR照片。用以显示CT的基线截面位置和层厚、层间距等信息。定位像一般是一套CT照片的第一幅图像。,头部CT常用的截面及CT定位像,SML,OML,与OML垂直的冠状位截面,
