《医药CT技术》PPT课件.ppt

CT原理及维修诊断技术高级培训班 CTCT技术（技术（1 1） 主讲人：单延麟 一、螺旋一、螺旋CT的发展背景的发展背景 螺旋CT是八十年代未CT影像设备领域的一个重大突破 。 螺旋CT这个概念于1986年首次出现在专利方面的文献上, 德国人Kalender和瑞士人Vock在1988年开始做螺旋CT的研 究工作，在1989年提出了螺旋CT性能的物理测定和临床研 究。于1989年在北美放射学会年会(RSNA)上宣读他们的研 究及成果。 螺旋CT是在计算机、电子技术和电器性能得到快 速进步的基础上为了缩短扫描时间,减少运动伪影而发 展起来的。 在螺旋扫描中，X射线源与病人扫描床同时运动， 这种扫描方式使得原始数据获取的时间大大地缩短了 ，横断层面可以在呼吸状态保持不变的情况下一次扫 描而得。 一、螺旋一、螺旋CT的发展背景的发展背景 二、常规扫描方式的缺点二、常规扫描方式的缺点 1、需要较长的扫描时间。 2、成像中会产生遗漏人体某些组织的情况。 3、不能准确地重建三维图像和多方位图像。 4、使用造影剂扫描时，在造影剂的有效时间里，只扫描 了有限的几个层面。 1螺旋CT的连续扫描，使扫描范围在2430s内 达到2430cm，可满足绝大部分不同部位的CT检查。 多数患者可在一次屏气中完成扫描，避免了漏扫和重 扫。 2由于避免了呼吸运动引起的扫描遗漏以及它 具有在选定位置及间隔上进行回顾性重建的能力，所 以提高了病灶检出率。 三、螺旋扫描的六个优点三、螺旋扫描的六个优点 3螺旋CT的连续扫描使扫描时间缩短，不但有益于危 重患者的检查，而且在增强扫描时可使几乎全部扫描都在增 强高峰期完成，不但能获得最佳增强效果，还可减少造影剂 用量。 4螺旋CT提高了病灶密度测量的准确性，由于可在z轴 任何部位进行图像重建，因而保证了任何病灶均可以在其中 心进行图像重建，减少了部分容积效应的影响。 三、螺旋扫描的六个优点三、螺旋扫描的六个优点 5任何部分均可进行多断面或三维图像重建， 而且由于螺旋CT扫描时避免了病变部位的移动，因而 重建图像质量好。 6扫描时间短，使病人更容易接受或耐受CT检 查，这对危重病人及只能短时间保持功能极限位的快 速诊断更有意义。 三、螺旋扫描的六个优点三、螺旋扫描的六个优点 1诊视床运动产生的伪影。由于螺旋扫描在数据采集中病 人床在不断地运动，使容积平均作用增加，图像层面灵敏度 曲线加宽，z轴上的空间分辨力降低，器官边缘模糊，但在 床运动速度与层厚匹配时可忽略不计，床运动速度大于层厚 时可通过180度内插法减轻。 2螺旋扫描影像噪声较传统CT标准扫描影像噪声高。内插 方法的一个缺陷就是使噪声增加，另外，X射线管耐热量的 限制可产生图像噪声，但这一点可随着耐热量高的X射线管 的应用而解决。 四、螺旋扫描的五个缺点四、螺旋扫描的五个缺点 3螺旋CT图像处理时间较长及需要大容量的存贮能力。前 者主要的时间消耗是内插处理，而花时间最多的是多断层面及三 维重建。 4仍然受到最大扫描容积的限制，目前一次屏气可完成大 多数一个部位扫描，更大范围可通过两次或多次屏气扫描完成。 5需要病人很好地屏气配合，若病人不能较长时间屏气， 则检查效果不好。 四、螺旋扫描的五个缺点四、螺旋扫描的五个缺点 五、螺旋五、螺旋CT概念概念 CT螺旋扫描是指对整个 容积进行快速连续扫描。 它取代了在Z轴方向上 不连续采样的单层连 续扫描。滑环技术的 运用是实现CT连续旋 转,采用容积扫描方式 的先决条件。 进行容积扫描时，球 管探测器系统连续 多圈旋转，同时病人 在机架内连续移动。 容积扫描容积扫描 六、螺旋六、螺旋CT的有关参数的有关参数 X线球管的焦点无 疑是在一个圆形路 径中连续旋转；然 而相当于病人来说 它的运行轨迹是螺 旋形的,这就是我 们今天“螺旋”一词 的由来。 (Spiral或Helical ) 周数(revolutions) 一次数据采集中X射线 球管的旋转周次。 螺距: X射线管每3600旋转时 进床距离。 螺距因子: 螺距与总的层数和断层 厚度积之比。 通常简称之为螺距 P = d / ( N T ) d:每360o旋转时进床距离 N: 每次扫描的层数 T: 断层厚度 六、螺旋六、螺旋CT的有关参数的有关参数 七、螺旋扫描技术的基础七、螺旋扫描技术的基础滑环技术滑环技术 螺旋扫描的 技术基础： 滑环技术。 滑环技术是 由滑环和 碳刷构成的。 七、螺旋扫描技术的基础七、螺旋扫描技术的基础滑环技术滑环技术 显示了传统CT扫描机中采用的电缆馈电方式。它包括： 1供给X射线管和灯丝的高 压电源采用高压电缆从扫描 架外的高压发生器上连接。 2CT机的主计算机不断将 指令参数传给采样系统，也 必须采用电缆连接。 3扫描机架旋转部分的驱 动电机供电需用电源电缆。 4状态监控、数据接收需 采用控制电缆。 七、螺旋扫描技术的基础七、螺旋扫描技术的基础滑环技术滑环技术 上面几种类型的电缆相互缠绕，使扫描机架的旋 转角度范围很小，且只能进行某一范围的往复运 动，而且在每次旋转扫描之前，还必须有启动、 加速、稳定、减速、制动等过程，由于连接用的 电缆长度是有限的，所以必须再逆过来重复以上 各个步骤。这样势必会形成电缆绕扭、牵拉、脱 落等现象的发生(解决方法是在机架内装有电缆卷 取机构)。如此，就会造成扫扫描周期长长、结结构笨重 复杂杂、转转速均匀困难难等问题问题 ，限制了CT机速度的 提高。 七、螺旋扫描技术的基础七、螺旋扫描技术的基础滑环技术滑环技术 20世纪80年代出现了滑环技术。滑环技术解 决了机架旋转部分与静止部分的馈电和信号传传 递递方式，可以实现连续扫实现连续扫 描。滑环环技术术是用一 个多圈滑环环和一个碳刷架代替电缆电缆 ，当电电刷沿 滑环环滑动动，则电则电 源经经滑环环与碳刷而向X射线线球 管供电电，由于X射线发线发 生器与探测测器所有的部分 都安装在一个滑环环上，使滑环环可单单方向连续连续 旋 转转 。 七、螺旋扫描技术的基础七、螺旋扫描技术的基础滑环技术滑环技术 碳刷 滑环 与 球管 检测器的 相对 位置 七、螺旋扫描技术的基础七、螺旋扫描技术的基础滑环技术滑环技术 滑环技 术是用 一个多 圈滑环 和一个 碳刷代 替电缆 八、滑环技术 的优点 1、处理扫描机架中旋转部件和静止部件的馈电信号传输。 2、摆脱了各电缆的缠绕限制，免除了电缆卷取机构，使系 统变得结构紧凑、简便轻巧。 3、省去了以往扫描时间内的启动、加速、匀速、减速、制 动等过程所耗用的时间，缩短了旋转周期，增加了单位时间 内的扫描层数，使扫描机架可毫无限制地向单方向连续转动 扫描。 4、这在很大程度上克服了由于患者运动或病人不能配合所 产生的运动伪影。 九、 CT滑环 1传导设备操作与控制信号的低压环(控制信号)。 2供应X射线球管与变压器电源的电源环。 3向探测器输入输出数据的数据环。 ( 许多螺旋CT机将1、3两个环用一个数据环替代。) 九、 CT滑环 依照电源环上的电压不同， 又分为高压滑环和低压滑环。 九、 CT滑环 “低压滑环”举例: 西门子Somatom AR/C, 一组输入电压为400伏的3相4线制交流电源： 一部分承担了X线管的旋转阳极电机及冷却泵电 机的供电任务。 另一部分经变压和整流后形成+- 8.5V, 19V, 24V, 40V, 53V, 70V等几组直流电源。这些直流电源供转动 部分的各种控制元件及检测器工作用。 另一组输入电压为500伏的直流电源： 经逆变和升压后形成X线管的高压电源。 九、 CT滑环 低压滑环优点: 1、对绝缘要求不高,安全、稳定、可靠，工艺要求 和制作成本相对较低，所以被大多数CT厂家所采用 。 2、数据的传输性能也很稳定。 九、 CT滑环 低压滑环的不足: 1、低压滑环的电流很大，要求碳刷与集流环接触 电阻要非常小，集流环常采用电阻率非常低的材 料制作。 2、由于高压发生器装在机架的旋转部分上，要求 高压发生器体积小、重量轻。所以高压发生器普 遍采用中高频逆变技术。 3、增加了旋转部分的重量、旋转力矩和离心力， 给扫描速度的提高带来一定的困难。 九、 CT滑环 高压滑环 高压滑环是利用滑环技术将高压电流馈入机架内 以供给X射线管产生X射线。 高压滑环上高压在机架外地面的高压发生器产生 伏高压后，经高压滑环进入X射线管。旋转的高压滑环 装在充满绝缘或惰性气体的密闭室内，高压在地面产 生，经滑环进入机座内旋转架上。 九、 CT滑环 高压滑环的优点: 高压发生器外置，不增加旋转机架的 重量，也不必担心集流环因触点电流而 引起的升温问题，扫描速度更快。可使 发生器功率做得很大。 九、 CT滑环 高压滑环的缺点: 技术要求高, 容易引起旋转部件和 静止部件及接触臂、电刷之间的高压放 电，绝缘较难处理，由此会引发高压噪 声，影响数据采集。 十、螺旋CT的硬件和软件的要求 X射线管功率、最大管电流提高, 阳极的热容 量和管壳的散热性提高, 以及自身稳定性和使用寿 命提高。 菲利浦公司的金属陶瓷X射线管，可以带走了大 量阳极旋转轴上所产生的热量 ； 西门子公司采用动态飞焦点，使X射线管受热均 匀，数据采集量增加一倍，提高了影像质量，消除 了伪影，延长了X射线管的使用寿命。 十、螺旋CT的硬件和软件的要求 探测器: 采用稀土陶瓷探测器，提高效率和稳定性; 机架与检查床机架: 设计采用人性化工程技术; 计算机: 高速大容量计算机系统; 软件技术: 新算法和实用诊断优化软件不断推出; 十一、螺旋CT的扫描方式 1、螺旋扫描方式与传统扫描方式的比较 常规CT的扫描期间要求患者屏气、扫描一层、呼 吸、床移动到下一层面，在两次扫描之间需消 耗一些时间，完成全部检查一般需几分钟，而 且有层间扫描信息中断等现象。 螺旋扫描扫描期间X射线管连续旋转，床连续进 动，在扫描过程中去除了每次进床以改变扫描 层面所需的时间，可连续扫描，连续获得数据 ，使总的扫描时间缩短。 十一、螺旋CT的扫描方式 2、螺旋扫描的几种方式 螺旋CT扫描方式又分为两种： 单次螺旋扫描: 是指病人屏住一口气的同时完 成整个扫描过程，它主要用于快速CT检查，用 于急诊和胸部普查也很理想。 多次螺旋扫描: 是把一次螺旋扫描分为几段， 允许在扫描间隙内呼气。 十一、螺旋CT的扫描方式 螺旋CT的数据流程与常规CT有所不同 1、参数设置不同：增加了螺距大小等参数。 2、螺旋扫描收集的是螺旋扫描下的 原始体积数据，不是平面数据 。 3、必须对原始数据先进行插值。 4、利用原始数据进行2D3D的图像 分析和重建。 十一、 螺旋CT 扫描成像 处理步骤 十二、螺旋CT扫描成像处理步骤 传统CT在360度范围内 扫描产生断层，扫描 起点和终点重合，螺 旋扫描由于扫描时床 也在运,扫描的起始点 和终结点不在同一点 。 有一部分采集数据不 完整,如果直接用扫描 的原始数据重建图像 将产生条形伪影。 左图直接采用扫描数据影像 右图采用Z轴内插法后影像 去除这类伪影 的方法是对螺 旋扫描数据先 进行插值。 十二、螺旋CT扫描成像处理步骤 图中A、C 为直接用 螺旋扫描 数据重建 的图像 B、D为运 用插值算 法后改进 的图像 十二、螺旋CT扫描成像处理步骤 两种内插法 180线性内插: 从两个180的螺旋扫描的容积资料 中综合成横断面的图像，这种重建方法所取资料少， 容积效应也相应缩小，沿Z轴方向的图像模糊度减少 ，故空间分辨率提高;另一方面，由于所取的资料（ 或信息）少，光子量也少，噪声相应增加。 360线性内插: 从两个360曝光资料中综合成横断 面图像，容积效应增加，沿Z轴方向的图像模糊度增 加，空间分辨率下降;另一方面，因光子量增加，噪 声下降。 180线性内插法为窄型，360线性内插法为宽型， 后者普遍采用。 十二、螺旋CT扫描成像处理步骤 螺旋CT的一个重要特性。 先收集螺旋原始数据，然后 可以在任何位置上对图像进 行断层重建。 螺旋CT图像比传统CT图像的 纵向分辨力好。在螺旋CT中 纵向分辨力的改进和在传统 CT中对时间分辨力的改进是 一样重要的。 十三、螺旋CT的回顾性重建 在回顾性重建中重建间隔的设置十分关键。 首先必须从全局考虑，选取折中的条件，一般要考 虑图像的处理时间、待观察图像的层数、提高图像 的纵向分辨力等等。 重建间隔选取得小，则图像处理时间、图像的层面 都会增大，但纵向分辨力却会提高。 十三、螺旋CT的回顾性重建 v 比如：4层面CT机的探测 器排列有对称和不对称之 分，有8排、16排34排 不等的排列，但临床结果 均一样同步获得4层图 像的扫描能力。 v 西门了16层螺旋CT SOMATOM Sensation 16 ，的探测器的排列是40排 。 多排探测器多排探测器 “ “多层多层” ”(Multi slice)(Multi slice)和和“ “多排多排” ” (Multi ROW) (Multi ROW) 是两个完全不是两个完全不 同的概念同的概念 十四、多层与多排CT机 螺旋CT可以因探测器和数据采集系统的数目而命名为 多少排CT或多少层CT。 多“排”是指纵轴的探测器排列为多个；多“层”则 是指探测器组合中纵轴包括多少数据采集系统(DAS)， 而不是仅仅取决于纵轴有多少排探测器，而多少数据 采集系统决定每旋转一周可以获得多层连续的图像。 比如说东芝的4层CT它有34排探测器，但只有四个数 据接收系统所以只能称为 4“层”而不能称为 4“排”。 十四、多层与多排CT机 单层螺旋CT与多层螺旋CT的比较 十四、多层与多排CT机 多层螺旋多层螺旋CTCT的的探测器 q以西门子公司为代表。 qZ轴方向有8排探测器 ，每排探测器的宽度不等 ，从中间向两边，其宽度 分别相当于层厚为1、1.5 、2.5、5mm。 q材料为超速陶瓷材料。 十四、多层与多排CT机 v GE医疗系统提供16排独立探 测器， v 东芝提供了类似的解决方案 ，有34排探测器， v 西门子开发自适应阵列，只 有最里面的2排探测器有l mm 宽，离中心越远宽度越宽。 探测器的阵列探测器的阵列 探测器侧准直器和探测器侧准直器和X X射线侧准直器的作用射线侧准直器的作用 在多层面在多层面CTCT机中，机中，X X射线侧准直器仍然决定射线侧准直器仍然决定z z轴体积覆盖范围轴体积覆盖范围 。但与单层面。但与单层面CTCT机不同的是。决定机不同的是。决定z z轴分辨力轴分辨力( (层厚层厚) )的是探测的是探测 器侧准直器，而不是器侧准直器，而