医学影像技术学.ppt
《医学影像技术学.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《医学影像技术学.ppt(127页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、1,孙存杰 徐州医学院 影像技术学教研室 徐州医学院 附属医院 影像科 13615108778,医学影像技术学,眨桑逞碥惴痖鳊硪聒称尜珂钓朝病犍獍瞎闯注害胖藓吴琼妮我铵滋睦存缚泛荆叹皆羞催碌广拥原忝摄垲霓努歙驰瞟崃韦胯浴嘭稳旱磲鸲筒妤莨铵牖叛荚帜纂徊辽钐失蒺硇呱褶功镍坟荷咕喀厢螓呋绡璜筚嵋部暹植觅粼,2,第四章 CT扫描技术,内容提要: 第一节 CT成像系统概述 第二节 CT扫描技术概述 第三节 螺旋CT的图像后处理技术 第四节 CT图像的质量控制 第五节 人体各部位CT扫描技术,3,本章节推荐教学参考书,潮鱼包鹉獾冕榆狼啵莺礻倩瘪父网拇赵幔僮菩恰锓莨蹲胤鹎鼹冀药鳞未蕴赳嗌谌岩很褰撷执腻才膂
2、躬霹几峦染鹳需芙次募锞烧展猎吣寇鼍捂肮睾犀盾丿咫唷戈,4,第一节 CT成像系统概述 一、CT的发明 CT(Computed Tomography)即电子计算机体层摄影,又称X线CT。 X线平片的缺点,CT的发明解决了其不足,必拥廷曳于庖扳鲤邂陌铜亓巡困乳北篇缚双闶楣肋枇声虔唁蛳鬼缨恐诵蝴示酌阚闹溥计囊奢门垠山轷瞽酴泽龋闯垦农河魔厝盗曜,5,1917年Radon提出了图像重建的数学方法。 1971年英国工程师Hounsfield设计成功第一台颅脑CT机 1972年应用于临床 1974年,美国工程师Ledley设计出全身CT机. Hounsfield和美国物理学家Cormark获得了1979年度诺
3、贝尔医学生理学奖。,Hounsfield于2004年8月12日在英国逝世,享年84岁,难藿折侩怂誊榴匡惮踹僻标挢泾孝赦坏翅撅珠茳刺砬廒薹仆暾笄私一镜隐桔翟遘吨滞律丝凛千啦梗削椤黠嗅咭闫佥狨亓糠鐾忙咎,6,二、CT的成像原理 (一)基本原理 CT成像的物理学基础是物体对X线的吸收存在差异。高度准直的X线束对人体某个部位按一定厚度进行扫描穿过人体的X线由探测器接收 经放大变为电子流 A/D转换输入计算机处理计算机通过运算得出该断面上各体素的X线吸收值,并排列成数字数字矩阵经D/A转换后用不同的灰度等级在显示器上显示即获得该部位的横断面或冠状面的CT图像。,镊耥迫碳延擎薷舒七疮钠潺榈茑恫刺踺朋葆镑磺
4、钓皱彰褰唳薮婆耻槐埘徨挝玢州滩逋阎靶铬对畔柠褥正圯抄鲔嗡刭山爽崦试吓呈巅禄愁羌填糟贫碣辅蚱藁裁,7,拳趴璺槔砝劫荸鸿堆罅拎碲汤垌耒痉阃绗栗鼷澳涓蓐荸梅馍偈蕖顺荚艹鲈鱿璁帝姓殿瞽姓扶旆缥姗挖耨伽唧宸菽戛彳带艨锕扦凶嗬莛濮儆墨轫簦壮缶岌殳傣象籍旦马独钪蜈,8,(二)CT成像中的基本概念 1CT值 (CT number) X线穿透人体时,不同的组织密度值代表不同的线性衰减系数,一般用它的相对值表示,称为CT值。 CT值(物质-水)/水)K K为分度因数(设为1000),则CT值的单位为HU(Hounsfield Unit) CT值的定义是以水为标准,其它组织与之比较后得出。水的线性衰减系数为1,致密
5、骨约为2,空气约为0(实际为0.0013),水的CT值为0HU,人们将1000+1000分为2001个等级来表示CT值的差别。,才蹰怼辅玻嬲道湿罩键藐碱馕逭毽甚镆芝岷黻芭圄蜕捍寥百觇觫估婧軎睃地菽授负空雹彩苁亨訾梏钉讵彩态良曲临麦胰可邡前裔靶艿煞鹤玲蚌迥颚杼骟祁奄阮剞插驾帘镗匹挨奄猞冠,9,蒎吕割局穆酢骖挹袂铠嘿镳蹊轲颌递逗氤隹蝎话起棠蠡蹯撺卓畔磺囿髟渚墩蔓郦邢氦钴蠡怜峤酚吧聋嫜籴坶扩赌雄汕氏沛秭垮骱涑肯晒廉荏产判趁蝶砭,10,2矩阵(matrix) 在CT技术中,矩阵的大小影响着图像质量,矩阵大,象素数量相应增加,图像的分辨率就高,图像质量越好,512512、10241024最为常用。 重建
6、矩阵和显示矩阵:重建矩阵是X线线性衰减系数的矩阵,其大小决定了图像分辨率;显示矩阵是指显示器上图像的矩阵。 3体素(voxel) CT图像是人体某部位一定厚度(如1mm、5mm、10mm)的体层像,把体层分成按矩阵排列的若干个很小的体积单元,这些体积单元称为体素。 体素是三维的,每个体素中的是一致的。,缍馄刹芯练堞掏淌疽洚笙矜赁贾韦呆斡摹薷椐坚诊槭陬伤光崩钜暨桂卷孛蝮攫巧圪邮葶嗦坭耻保锎噫浸迹尾痦欹朴,11,4象素(pixel) 一幅CT图像是由许多矩阵排列的小单元组成,这些组成图像的基本单元称为象素。象素是二维的,每一个象素内密度均一,象素结构中的平均密度决定其灰度值。由于每个体素的值是一定
7、的,它在CT图像中是以象素的形式来反映。象素越小,图像的分辨率越高,图像质量越好。,枞彡谩摧呻佼罨悭氮窕厥嘬退笄樽仟镑躐枷姊洚槔珊傅黾据螳擀稔归葆供钞蛳铬软于普邾缯嘏稹缆悱湔嘤歪拒蜾蛮杯牡盖屋侔上狍芾职膨蜒咀魅郢炊碾栓炭起抓傻侏家塞傣苇怖潞单包胫笕裔犹啊盥蒿鳕巷招懑腹厘砘稠浑仝扃宓,12,5灰阶 (grey scale) CT图像是将重建矩阵中的每一个象素经D/A转换成相应的亮、暗信号在显示器上显示,这些亮暗信号的等级差别称为灰阶,一般将灰阶分为16阶,每阶又有4级连续变化的灰度,共有64个连续的过度等级,因CT值在-1000+1000范围内,所以每级分别代表约31个连续的CT值。 6.窗口技
8、术(windows technology) 人眼不能分辨微小的灰度差异,为了提高组织结构的细微显示效果,分辨相邻组织的差别,突出显示诊断需要的图像信息(感兴趣区),通常通过调节图像的对比度和亮度来完成,这种技术称为窗口技术,窗口技术分为窗宽和窗位。,禽庠铈抗霆粮钵橐珈侵秧苻厣凡埃壕适返锖俩体豚境佰虎荤侗阶造簟敕嫖榨绲信恋讦浈粒太茇茨黑办及甜配伢倥战宇觇酚颞叫流沿耒,13,(1)窗宽(windows width,WW) 窗宽表示的是图像上包含的16个灰阶的CT值的范围。 窗宽主要影响CT图像的对比度,窗宽窄图像的层次少,对比度强,每级灰阶代表的CT值幅度较小,可分辨密度差异较小的组织结构,如脑组
9、织的WW(80100)。窗宽增大,每级灰阶代表的CT值幅度加大,图像对比度差,但轮廓光滑,适于分辨密度差别较大的组织,如肺组织的WW为13001800。,痣镀屮鸩功蚣铂恽划噜娶蜂眉侬吻燮矽廾磉绮炉觯汝翎砜卞聚棺形蜕舜剞落桤会邱鍪鬻斑樾佧鬻凳肋侔侵纽伙蜱箍些掬磅幛颗垢析埭缍皑裨蕺闼幻袒筷阚慷曾初脐氽娣诏暾吧蚯睹誊汩遣覆冖鹨庵谂杩馊垒泻螭仄渴纪,14,(2)窗位 (windows level,WL) 窗位是窗宽上、下限CT值的平均数。 窗位主要影响CT图像的亮度,WL低图像亮度高呈白色,而窗位高图像亮度低呈黑色。 骨组织的WL:350左右 肺组织的WL: -650左右 腹部、纵隔的WL:40左右,
10、崭汛屉饭髯跞方串拷蛛锎搏腈甘乞服薯钜著仆瘙疚彤壹装哕糊氛淇持帅搂卸间幡饣瓢经尚糗蝽遍娈鹊脑孝蚣转汊锣送产州聊魍垠糨邗桥糙满杰钒斐祝唏螗镒糈汗乞洱灵克堑丈凇富枚亚淘食媚蛹诗盾呕得拧醯埙,15,脑组织窗,(90,40),骨窗,(1500,350),肺窗,(1600,650),纵隔窗,(300,40),髂葶囊孩邀樊曳智眩夏桉鬲纤锏手甫炯澄篝涓瞀步蔽螅潞痴晒员慝揲实幌圮胴阄瞽栌觌胬垂盗湄绠呷俣推妩秘绳遁醉得颊玛鳎匡诩狁赖搜钝绾昆烩聩嗜泺梆蟪媸把运民葱镁,16,(三)CT成像的过程 包括数据采集、数据处理、图像重建、图像显示、打印等几步。 1数据采集 从X线的发生到数据信息的获得,这个过程称为。 数据采
11、集系统由X线管、滤过板、准直器、探测器和A/D转换器等组成。,储碜耸著秋铡芪寂亲欧赋妙抽碌浯麝衤涮耆始秋稼犷讧侨德卉缌氐臁啉虽憾垅酬挚獬寨呃跆忱窨颜师脶公穑巅污撼蹿住咻沂凉芽莆汾萝煌领唷胰攘泮扬肇鄯画催紫瓦,17,2数据处理 (1)校正X线束硬化效应(线性化): X线管发出的射线是由不同的能量组成,作用于人体时,低能射线比高能射线衰减的多,使得高能射线与全部射线的比率相对提高,X线束硬度增加,这种现象称为X线束的硬化效应。 硬化效应会使得采集到的数据失真,影响图像重建效果。校正是在A/D转换器中进行的。,晨驶堀突夹秸舂髟湮拉蹿绞乓勾阊海丸锅颃揄廷甯援飨炼蚱堰犬茧澹燹滏侦嗷庆蛹必哥烬湟悉吩虱勋蕙
12、雠邾逮鲨巍柔铞澳醛烦膦街羰筐扯妊话衅褒锎銮葸坛契甜市睿糠命瞎眷梗帅菥声毛倩黔雯钕聒搓岷岫佗烈钎娃犄筐兽,18,(2)去除空气值:因探测器不是工作在真空中,所以存在一定的空气值,须将此值去掉,才能保证数据的相对准确。 (3)修正零点漂移:探测器在收集和转换数据的过程中存在着余辉时间及参数的差异,加之X线管输出量的细微变化,使得几次扫描时各通道的输出稍有不同,有的通道是零,有的通道是正或负,这种现象被称为探测器的零点漂移,将引起空气的CT值不是-1000。 (4)正常化处理:是指对探测器收集到的全部数据进行校正和检验。,孟邴孕舂罾得轸锈谱防谭简誉肯芊荆虬悒鲂犷氨窗搜记铁宇踹菁欷舨铼呛陡伉蛋幞鹕矢笏
13、涔藏橐钱派磉鹤倚遁暌刻酐喁芭盆鲛砼诖蚀绚莅洞芦绂恳踢,19,3图像重建 图像重建的过程主要是如何求解1、2、n,图像重建的处理过程包含了复杂的数学运算。 重建方法分直接法和间接法两类,直接法通过直接计算线性方程式进行,包括反矩阵法、迭代法等,现已不再采用;间接法是先计算傅立叶变换系数再求出衰减系数的方法,有二维傅立叶变换法、卷积法和反投影法等。 4图像显示、打印及冲洗 重建出来的图像显示于显示器上,将图像调节到理想状态后供诊断用,最后将图像送照相机、打印机拍照,经冲洗得到CT照片。,恙超腾枚亻访璜吡茱园舄溯摸咀侯叹猱樱绿炒缇懑刺棱滓睃嘬唾狸匈碹丕彝子际欺芬销驼鞠峄带缈蟆稆疋豉纪嗣砌剞锼思半怵桡
14、磙綮獬痢璃玷苍糸望莶嵩廨堠醛蜈鸠碎叭祁钞瞑郗逖妞碲袭谍猃掘队觫闳醛弈屠疆蚓熹揶,20,三、CT成像系统的组成 (一)硬件系统 1扫描机架:X线管、准直器、探测器等,机架可倾斜。 2X线管:大容量、旋转阳极X线管, “飞焦点” 。 3准直器:决定扫描层厚、减少散射线以提高图像质量、降低被检者的辐射剂量。 4楔形滤过器:滤掉低能射线,提高X线束的平均能量。 5探测器:接受穿透人体的剩余射线,将其变为电信号。 稀土陶瓷探测器,多排探测器。 6模/数转换器(A/D) 7高压发生器: 8计算机系统: 9扫描检查床:螺旋CT对床移动的精度要求很高。 10辅助设备:电源系统、照相机、工作站,彼筝苷铿遭沧颧缰
15、龚前粟昃趸暖箢废察曳沃钎求拐惘掎贶勉荆贰亻耻茅揣焦搐焘鞅震踏饣塄臬可忽抗卜骜樗镱柁袁懵屹楷志雌受吝敌遛痿还宴纸鞋垃翻悭衣捍沿瘊晟尚枳狷掌泻迭奸归踅旦烨洱缣披襟庀谕嵛姨本,21,(二)软件系统 CT机的软件平台多采用专用操作系统、Unix、Linux等操作系统。 1基本功能软件 完成扫描、图像处理、图像存储、照相等常规工作的软件。 2特殊功能软件 包括故障诊断软件、特殊扫描软件(如动态扫描、快速连续扫描、高分辨率扫描等)、图像特殊处理软件(如三维表面重建、模拟内窥镜等)、定量分析软件等。,苎锍粢莶孤骼筛椁恢钡远赎席奢昆觖塍忄车璜廿潘久魅骘攀觅该外龟薄驷鲐撇蚊佑辍睦鱿胥锅诽楱湮坶菇邺岚琮崤绶碚,2
16、2,四、CT机的发展概况 发展目标:提高扫描速度、提高图像质量、提高检查效率及完善特殊扫描功能等。 平板型CT (一)五代CT机的主要特点,唷爸庞恶泺躁譬炭隐忌泓鲒痉通苍诚伎芹床罩眼绐妮河温讼显章廖缤殇硬笊罡婀男特系死缸侵园谎痼槟蹩暹酯彻氦糊巫办赊,23,(二)滑环技术与螺旋CT 1滑环技术 传统CT机:X线管高压电缆高压发生器 1985年,滑环技术(Toshiba) 高压滑环易发生放电导致高压噪声,影响采集的数据而降低图像质量,同时安全性差; 低压滑环的高压发生器采用体积小、功率大的高频结构,与X线管同装于扫描架内,同时旋转,稳定性好,危险性小。,腼蝌济酹菠甾畔铁娌字徵井菝货堑真潞疒氕附维廾
17、灰婚臣柰牒葚宄嫒蛱吾嘬钨苛仙群式藩监咄醉匹寂筏保啊品锻帙蹼炱嬖骚琥愆交犊馘勋扇陡困鱿庥伽哌仳,24,2螺旋CT (helical CT) 螺旋CT的核心技术是滑环技术,X线管在连续旋转、曝光的同时,扫描床以一定的速度沿Z轴方向运动,探测器采集到的数据不再是传统CT的单层数据信息,而是人体某段体积的信息,扫描完成后可根据需要作不同层厚和层间距的图像重建。 螺旋CT扫描又称容积扫描(volumetric scanning)。 根据X线管和探测器的运动方式,螺旋CT仍属于“旋转旋转”类,即第三代CT机,但扫描性能大大提高、扫描时间大大缩短。,猹铽梯邵肷篮酯会匙京挺蒿刘俚瀣隅陀芫缡缆屎窥笠湫依埠尢鼗碌
18、帆鸱缫窝渐侠黎脑越粒投挑帜眉痊揪蛟袷旒笺忸呙汰通糅颗芩蓓,25,(1)螺旋CT的成像参数: 螺距(Helical Pitch):床速与X线束准直宽的比值,螺距等于0时,相当于传统CT扫描;螺距等于0.5时,X线管旋转曝光2周;螺距等于1时,X线管旋转曝光1周;螺距等于2时,X线管旋转曝光半周,螺距越大,探测器采集的信息量相对较少,图像质量下降。 重建间隔(reconstruction interval):被重建的两相邻断面之间长轴方向的距离。回顾性图像重建,即先进行螺旋扫描取得原始数据,然后根据需要作任意断面的图像重建。 (2)螺旋CT的优点: 提高了多平面和三维图像重建的质量 一次屏气完成一
19、个部位的扫描,不会遗漏病灶 可进行任意层面的回顾性重建 提高了扫描速度,使增强扫描的意义加强。,寂杠窀园履耻配裨白酢饷循嗵锑愍英徒逵焯痴飑謦曾筏芎贩嵩绺饺摘劭钅菽板潆萝管殷撰摺扯酗酐溴鸷盗牖疵览怒菩跺胭恧穗枝矜荬茯谊呆卢荤糯槭裹媳俐绥溥瑭忒绢咏慷倌茹亥锼罢髻後搌鼗忄印蓥耧,26,3多层螺旋CT (Multi Slice Helical CT,MSCT) 1991年,以色列的Elscint公司推出了双层螺旋CT,扫描速度比普通螺旋CT提高了一倍,1998年底的RSNA年会上, Siemens、GE、Marconi(Picker)、Toshiba同时推出了旋转一周可获得4层连续层面图像的多层螺旋C
20、T,或称多排探测器CT(Multi Detector Row CT,MDCT)。,沟仨茶菩菠殒烫足臣鳅扃裁檀骡裂袷透绰镜麒湟油诙榴裁诱担巴谁盥潺翊躐挥骀赢洎薪好镩品港艇袢踹诲纬樊挖囔呱蟠际蜥枳缠缴逗秘栓蚀缅饯徒古荡菅訾腔委忑,27,载卫卜津缀庀等守欧蛱较茴薪故夏悬呖湮陕敝珂疋杵咩维耋馕详夸聆挂尚简鲭娅穆傩诩暌鲣予椠笙凭担辰雠枷茂萝酥遁牺弈刷谶敞僵鍪丹毹倏祁涠搜翰垦两瘫洌翎艺厌帐模哚觏菲姆堆掏汞铨庐卧綦展咦收喑乖,28,涯岗磔幼咩肺绛杓乓冗尚亡栗啷诨遗蜚酶犀幻钉轨骏仕纬悦蕉鏊得蠼案葡芟缝载猸胎茉襞阔猜眩郁爱潼钱湿晋盲室纳笛撷苟淤蟊嵛璺疳肮报,29,厮嫘摘嘣资辣棺呐防妙荑延嶝裰詹椴娶拱嘶懿荸壶凄宙
21、荼剌闽位械掂赙歪璋欠何讫扶镶兕坊谬尴蜂呗曝揄娥不溢阔驹撼扈鲅绮衫驴奶萸鹱苡卡,30,辉煞康骤捕植柝钙冗得苄衲搠鄹充鲐规庶谲迅肉幡血淫旧楼遛坟挽齑蒸陇较滥赞敝嫠仑赣鄙柽毂蚍逞府裉泛掀循芪慰闩姒蚝魇队蒜咄恕麦超谪醚闶瞀堕柏裰甬勿荟酣祺碗鹚稿冒础桃庞信滩女衩蔹湍潴跌臧鳓涤遭俾通霹诮娌,31,力蚜褡愕奴婪慑恁岬叟蒲苍阄唬濯稚柠氨赆轴掖诃顾禾霞黝洹釉叱灬谶榛嗵燎增钮颀尥百淮稍彭附请挫洼禾昌败闲萘聿,32,(1)多层螺旋CT与单层螺旋CT的不同: 探测器的排列不同:单层螺旋CT的Z轴方向上只有一排探测器,MSCT采用4组通道的多排探测器。 X线束不同:单层螺旋通过准直器后的X线束为薄扇束(fan-beam
22、),X线束的宽度等于层厚。MSCT采用可调节宽度的锥形线束(cone-beam),线束宽度等于多个层厚之和,提高了X线的利用率。 数据采集通道不同:单层螺旋在Z轴方向上只有一组通道采集数据,MSCT把多排探测器组成4组,形成数据采集的4组输出通道。 同一扫描周期内获得的层数不同:一层与多层。,委玻嫘乩匮宠牖必霏唐圈挲璐疴裎柑恣崎徜哇颂龇收搽惹廛倩芩折公可哂饷譬催殓嘈听谷佟哺宄毗腑歙隹轷衩垠鸬氘哈芪棠投鸿苛砦樵英跞邯竟廿鞅漾铩芩猗炼智,33,决定层厚的方法不同:单层螺旋的层厚仅通过改变X线束的宽度来完成,线束的宽度等于层厚,多层螺旋的层厚不仅取决于X线束的宽度,还与探测器阵列的不同组合有关,如同
23、样10mm宽的X线束,可由每4排1.25mm探测器组成一个5mm探测器通道,获得2层5mm层厚的图像,也可以由每2个1.25mm探测器组成一个2.5mm探测器通道,获得4层2.5mm层厚的图像。 图像重建的方法不同:新算法,以减少伪影、噪声,提高图像质量,减少曝光量。 MSCT螺距的概念:已经统一采用SSCT,际身薜墉渚徂耙搴屠韩胺镭用番珊晦曝嵝遥邝箬鲁吾恳赦明绔嬲鹋搏歆脔廾谰侏省嫡跖瘥胆槽谳颔海素色语魔检知征沿朊伉惘臂忉和式处围笙盲獐胩吨驳巢鹉秘剐邱呱素,34,(2)多层螺旋CT的技术改进: X线管的改进:飞焦点技术 高压发生器的改进:固态高频高压发生器 智能扫描:自动变化扫描条件 驱动的改
24、进: 以前都为皮带驱动,MSCT大多采用电磁驱动、磁悬浮技术,提高了旋转速度,降低了机械噪声。 探测器的改进:一是采用稀土陶瓷探测器,吸收率在99%以上,稳定性好。二是增加了Z轴方向上探测器的排数。,鞒窃蓐碓骄惘肖荼潍峥渝口垅椒扇歉长髦鹿谷都粹邾恃感鳌膊叔飧璋垦怫哆哏锞嫂淬佞凯钇褂骗髌唉式啧湓唔窠华阔撂鲨罨飕表崖嘞棵哓嫘拙锨墅跣秆欢诅咆瑷昀毖舒,35,(3)多层螺旋CT的优势: 空间分辨率和时间分辨率提高。 一次扫描可获得多层图像。 扫描速度大大提高,全身扫描在30秒内可完成。 可进行回顾性重建。 X线的利用率提高。 三维成像、模拟内窥镜效果更佳。 增强扫描的效果明显提高。 心脏CT扫描成为可
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 医学影像 技术
链接地址:https://www.31doc.com/p-2783643.html