CT基本原理与技术进展ppt课件

CT基本原理与技术进展 1 内容 n CT成像的基本原理 n CT检查技术与进展 n CT图像分析与后处理 2 目标 u 了解 CT成像的基本原理，掌握 CT检查的适应症 u 了解并学会运用 CT基本检查技术 u 认识 CT图像的本质，为阅读 CT和提高诊断水平打下 基础 3 CT 发展史 计算机体层摄影 Computed Tomography n 1963 美国物理学家 Cormack 数字重建图像实验 n 1972 英国物理学家 Hounsfield 头颅 CT设备 n 1974 美国物理学家 Ledly 全身 CT设备 n 1989 德国西门子公司，螺旋扫描技术 n 1998 美国 GE公司，多排螺旋扫描技术 n 2007 日本东芝，动态 CT（ DVCT) 4 CT成像系统 扫描机架 X线发生系统 探测器 检查床 操作台 主计算机 控制器 图像处理工作站 辅助设备 照相机 打印机 5 CT成像的工作流程 高压发生器 模数转换器 阵列计算机 原始数据 数模转换器 后处理 CT图像 稀土陶瓷探测器 大容量球管 高 速 旋 转 扫 描 6 CT成像的物理数学基础 X线的特性：穿透性，电离作用 ,(荧光作用，摄影作用 ) Iout =Iine-d Iout =Iine-(1+2+3+n)d ! 1+2+3+n=1/dInIin/Iout=Cn CT成像的基本方程 值： X线吸收系数或衰减系数 7 CT为什么要旋转扫描？ 1+2=c1 3+4=c2 1+3=c3 2+4=c4 C3 C4 C1 C2 8 第一代 第二代 第三代 第四代 CT扫描仪的早期发展 9 CT ？ 使用 薄层 X线束 围绕人体 旋转扫描 ，对侧用 探测器 获取人体组织对 X 线的衰减信息，通过 计算机重建 出 体层灰阶图像 . 10 原始数据的采集 通过调 节 X线 束厚度 和采样 间隙形 成体素 矩阵 11 体素 voxel 当矩阵足够大，体素足够小，体素内的密度愈 接近于均匀 , 采集的数据愈靠近实际值 12 CT值的概念 n CT值 =（ 物质 -水 ） / 水 1000（ HU ） n水 1 CT值 =0 n空气 0 CT值 -1000 n皮质骨 2 CT值 1000 CT值是一个相对值，代表物质密度的差别 13 人体组织器官的标准 CT值（ HU） 组织类型 标准值 范围 骨密质 250 骨松质 130100 钙化 60 甲状腺 70 10 5080 肝 65 5 4575 脾 45 5 3555 肌肉 45 5 3550 胰 40 10 2555 脑灰质 36 4 3240 脑白质 30 2 2832 脂肪 -65 10 -50-100 高 密度 低 白 图像 黑 14 CT值测量 15 8 23 19 21 22 24 26 7 2 23 33 27 29 31 25 2 0 23 24 32 25 45 18 0 0 0 2 7 6 1 0 0 0 0 2 6 7 1 0 0 0 23 33 27 29 31 25 0 3 23 24 32 25 45 18 2 7 23 18 23 21 23 15 8 CT图像本质 CT值矩阵 16 图像重建 数 / 模转换 体素愈小，像素愈多 , 图像分辨率愈高 像素 PIXEL 17 重建图像 18 技术进展 螺旋扫描技术 （ Spiral Scan) n 传统 单层面往复旋转扫描 n 滑环技术 单向连续旋转扫描 n 螺旋扫描技术 连续旋转扫描 +床步进 19 多排螺旋 CT Multi-Detector row CT, MDCT Z轴上排列多排 探测器，旋转扫 描一周可采集多 层图像，目前最 新设备达到 320 排 640层 20 多排螺旋 CT(MDCT) 技术优势 n 层厚降至亚毫米（目前最低 0.5mm), Z轴 分辨率明显提高， 获得等轴图像 ,真正实 现三维成像 n 扫描速度更快， 时间分辨率提高，可以进 行心脏冠脉成像 n 动态覆盖范围扩大，灌注成像改善 21 CT进展比较 传统 CT 螺旋 CT 多排 CT 周旋 转时间 1-4秒 1-1.5秒 0.3-0.5秒 扫 描 层 厚 5-10mm 1-10mm 0.5- 0.625mm 扫 描 单 部位 时间 50秒 20-30秒 3-5秒 Z轴 分辨率 很低 低 -中等 高 -等 轴图 像 时间 分辨率 0 低 中等 -高 22 CT检查技术 n平扫 Plain scanning n增强扫描 Enhanced scanning 23 增强扫描 Enhanced scanning n 自外周静脉注入碘剂后扫描 v造影剂：水溶性碘剂 v注射方式：高速团注（ BOLUS) v扫描方式 v动态增强扫描 dynamic scanning v多期增强扫描 24 同层动态增强扫描 可以描绘时间密度曲线 TDC Time-Density-Cure 反应组织器官的血供状态 也可用作对血管内造影剂浓度的监测 25 多期相 增强扫描 A V P 1，肝动脉 2，门静脉 3，肝静脉 A: 动脉期 （ 10-35秒） ； V： 静脉期 （ 60-100秒） P： 平衡期 （ 100-200秒） 26 小肝癌 平扫 +双期 增强扫描 平扫 动脉期 动脉期 静脉期 27 小肝癌 28 肝血管瘤 29 肝血管瘤与肝癌的鉴别诊断 肝血管瘤 肝癌 平 扫 低密度 低密度 动 脉期 高密度 高密度 静脉期 高密度 低密度 平衡期 等或高密度 低密度 强 化特征 快上慢下 快上快下 30 CT血管造影 CTA（ angiography) 在血管造影剂浓度达到峰值的时间窗内快 速扫描，通过后处理重建出血管影像 31 CTA 32 CTA临床应用价值 n 创伤性小，可多次应用 n 除了显示管腔，还可以显示管壁及腔外病变 n 灵活多样的后处理，全方位显示及定量分析 n 对微小血管及血流动力学的显示仍不及 DSA 33 颅内动脉瘤 34 冠状动脉成像与分析 35 CTU (Urography) CT排泄性尿路造影 在肾排泄期扫描， 重建尿路图像 36 CTA and CTU n 迷走动脉压迫性肾积水 37 CT灌注成像， CTP（ CT perfusion） 38 增强扫描 意义 n 增加病变与周围组织结构的密度对比，发现和更清楚 显示病变 n 显示组织的血供特征（时间密度变化），反映组织的 生理、病理改变 n 显示血管，区分病灶与血管，观察病灶与血管的关系 n 心血管成像，显示心血管的形态结构及功能状态 n 灌注成像，显示组织器官的血流灌注状态 39 CT图像分析 n图像分辨率 n图像窗口 n伪影 n图像后处理 40 CT图像分析 n图像分辨率 n图像窗口 n伪影 n图像后处理 41 CT图像分辨率 n 空间分辨率 (高对比度分辨率 ) 鉴别结构大小的能力 用每厘米可分辨的线对数表示 lp/cm n 密度分辨率 (低对比度分辨率 ) 区分密度差别的程度， 以 %比表示 v 空间分辨率 主要与体素大小有关，采样矩阵越大，层 厚越薄，体素越小，空间分辨率越高 v 密度分辨率 则主要与信噪比有关，体素越大，信号强 度越高，密度分辨率越高 v 其它相关因素：扫描条件，对比度，重建算法 42 单排螺旋 CT Z-轴空间分辨率低 43 64MDCT等轴图像 X-Y-Z轴图像分辨率相同 矢状面 MPR 44 时间分辨率 n Temporal Resolution, TR n 运动物体成像有效数据采集的 时间窗 45 运动冻结 46 冠状动脉成像 障碍 n 心脏搏动 n 冠状动脉细小，走 行迂回 47 提高时间分辨率的途径 n 提高球管旋转速度 n 增加 Z轴覆盖范围 n 采用双球管技术 n 利用多扇区重建技术 48 双球管技术 双源 CT Duoble source DSCT 德国西门子公司 2004 49 CT图像分析 n图像分辨率 n图像窗口 n伪影 n图像后处理 50 图像窗口 0HU -1000HU 1000HU 窗宽 窗位 0灰度级 -全白 0灰度级 -全黑 16灰度级 51 窗宽 (window width) n 宽： 显示组织范围扩大，图像细腻 , 细节减少 n 窄： 显示组织范围缩小，图像粗糙 , 细节增多 一幅 CT图像所有灰阶包含的 CT值范围 52 窗位 或 窗中心 (window level or center) 高 ：显示较高密度组织 , 图像发黑 低： 显示较低密度组织 , 图像发白 选择所需观察组织的 CT值 一幅 CT图像中心灰阶的 CT值 53 图像窗口 n 肺窗 : L=-600 -800HU, W=1000 n 软组织窗 :L=30 50HU, W=200- 300 n 骨窗 : L=200 500HU, W=2000 通过调节 窗宽 和 窗位 以利于所观察 组织结构的显示的方法即 窗口技术 54 胸部 肺窗 与 纵隔窗 55 窗位相同，窗宽不同 细腻 / 模糊 粗糙 / 清晰 56 窗位不同，窗宽相同 57 特殊窗口 双窗 反转窗口 58 图像伪影 artifact n 运动伪影 n 呼吸 n 肠蠕动 n 不自主运动 n 高密度伪影 n 骨骼 n 金属 n 钡剂 59 CT图像分析 n图像分辨率 n图像窗口 n伪影 n图像后处理 60 螺旋 CT图像 后处理 n 二维重建 n 多平面重建 MPR multi-planar reformation n 曲面重建 CPR curved planar reformation n 三维重建 n 最大密度投影 MIP maximum intensity projection n 最小密度投影 MinP n 容积重建术 VR volume rendering n 仿真内窥技术 VE n 动态显示与功能分析 61 MPR 62 CPR 63 MIP 64 VR 65 结肠 VE 66 支气管 VE导航 动态图像请 参见附件 67 自动肺结节分析 68 电影回放，动态显示 69 心 功 能 分 析 70 脑灌注分析 71 CT介入 n CT导引下 n 经皮穿刺活检 n 囊肿抽吸硬化治疗 n 深部脓肿置管引流 n 肿瘤消溶术（射频消溶、化学消溶） n 腹腔神经阻滞 术 72 CT导引经皮穿刺活检 73 CT的优点 n 三维成像，空间分辨率高 观察内部结构，全方位显示 n 密度分辨率高，图像清晰 易于发现病变和显示病变 细节 n 成像速度快 时间分辨率高，快速诊断，大流量检查 n 增强扫描 反映生理、病理，血管成像，功能成像 n 数字成像 丰富的图像后处理与分析技术 74 CT检查 局限性 n 仅反应密度的差别 n 存在图像伪影 n 辐射剂量较大 禁止或尽量避免孕妇、儿童、敏感部位检查 n 造影剂的不良反应 n 过敏反应 n 肾毒性 75 最新 CT技术 n 640排螺旋 CT