2012计算机体层成像及临床应用_-CT总论.ppt

2019/6/13,CT,1,计算机体层成像 及临床应用,2019/6/13,CT,2,第一节 概述,2019/6/13,CT,3,1917年奥地利数学家Radon得出“根据面投影到线并重建图像的计算公式”。为CT奠定数学基础。 1963年美国物理学家Cormack发表文章“用线积分表示一函数的方法及其在放射学上的应用”。为CT研制提出物理构想。 1967年至1970年英国工程师Hounsfield研制成功世界上第一台CT扫描机。 1971年9月首台CT机正式投入临床。同年10月检查了第一例病人。1972年取得了世界上第一张CT照片。 Hounsfield和Cormack共同获得1979年度诺贝尔生理和医学奖。,(一) CT的历史,2019/6/13,CT,4,(二) CT的定义,计算机体层摄影( Computed Tomography ) 简称X线CT或CT. 1、定义：利用X线束对人体选定层面进行扫描，取得信息，经计算机处理而获得的重建图像。 2、过程：用X线束穿过人体扫描部位，产生不同程度衰减后，被探测器接收，变成电流信号，再经模数转换器变成数字信号进行运算，其结果经数模转换器变成电流信号，再用不同的灰阶形式显示出来，形成图像。,2019/6/13,CT,5,(三) CT的优点,能显示断面图像 图像密度分辨率高 可做定量分析 成像速度快 CT引导下穿刺,2019/6/13,CT,6,（四）CT的局限性,适用面广，但并不是万能 不能显示病变的供血情况 空间分辨率比常规X线低 不能反映脏器功能和生化信息,2019/6/13,CT,7,第二节 CT成像的基本原理,2019/6/13,CT,8,CT 如何工作?,重建 & 后处理,X线衰减,X线 发生,数据获取,2019/6/13,CT,9,(一) 数据采集,从X线的产生到信息数据的获得过程。 X线 被检体 信号衰减 探测器接收 信号放大 A/D转换 原始数字信号,2019/6/13,CT,10,（二）数据处理,对数字数据进行重建前的一系列处理，得到能表示扫描部位密度和厚度的重建数据。 减除空气值和修正零点漂移值。 对X线束硬化效应进行校正（称线性化）。 对扫描数据的总和进行校正（称正常化）。 （ X线束硬化效应：X线穿过人体一定厚度时，低能X线较高能X线衰减快的现象）,2019/6/13,CT,11,（三）数据重建,处理过的原始数据经过各种复杂运算而得到矩阵数列，准备用来显示图像的过程。 方法：直接反投影法（每点投影值的叠加） 滤波反投影法（利用一维傅立叶变换） 解析法（利用二维傅立叶变换）,2019/6/13,CT,12,（四）显示图像,把重建处理后的数字矩阵经过A/D转换形成模拟信号，以黑白不等的灰阶表示，再运用适合的窗宽和窗位，使图像清晰显示出来。 显示介质：显示器 存储器 胶片,2019/6/13,CT,13,层厚,X-ray通过准直器穿透物体轴向层面的有效厚度, 叫层厚。它决定体素的高度。,2019/6/13,CT,14,体素：把层厚分成很小的体积单位称体素。通常长和宽都为1mm, 与体积相对应。高等于层厚。 像素：体素的大小在CT图像上的表现即为像素。是最小成像单位。像素越多，图像越清晰,体素与像素,2019/6/13,CT,15,在一个矩形面积内，每行和每列的像素按扫描顺序有序排列，形成二维排列的数字方格，即图像矩阵。如256256，512512。,矩阵,2019/6/13,CT,16,为该物质的衰减系数； I为穿过物质后的X射线强度； I0为射入物质之前的X射线强度； X为该物质的厚度；,X线衰减系数（）,X线穿过人体时，组织有一定吸收，密度越大，吸收越多，称X线的衰减。,2019/6/13,CT,17,空间分辨率,在高对比度情况下区分相邻最小物体的能力。 又叫高对比度分辨率。 决定图像的清晰度。,2019/6/13,CT,18,低对比度情况下分辨物体微小差别的能力。又叫低对比度分辨率。 影像因素：清晰度 和 噪声。,密度分辨率,2019/6/13,CT,19,第三节 CT设备,2019/6/13,CT,20,机架 床 高压发生器 控制台 计算机,控制台,高压发生器,2019/6/13,CT,21,（一）CT组成,X线管 X线发生器 探测器 机架和床 主计算机（控制扫描运行） 阵列处理器（承担图像重建） 显示器、存储器和激光相机,扫描部分,计算机系统,显示存储系统,2019/6/13,CT,22,X线管,作用：用于产生X射线 固定阳极X线管：用于一、二代CT 旋转阳极X线管：用于三、四代CT CT管特点：大热容量 高散热率 高毫安输出,2019/6/13,CT,23,准直器,作用：用于调整X线束 X线管侧准直器：位于X线管前方 调整X线束，减少散射线。 探测器侧准直器：位于探测器前方 决定扫描层厚，提高图像质量。 准直器孔尺寸切层厚度 （ 2，3，5，7，8，10，13）mm,2019/6/13,CT,24,作用：用于接收衰减的X线信号 材料：早期使用晶体耦合光电倍增管。 现在使用闪烁晶体探测器。 分类：固体探测器 气体探测器,探测器,2019/6/13,CT,25,（二）CT机发展变革,第一次：旋转扫描螺旋扫描（1989年） 第二次：单排螺旋多排螺旋（1998年） 第三次：多排螺旋容积 C T（2004年） 第四次：单源螺旋双源螺旋（2005年）,2019/6/13,CT,26,属于头颅机。 为旋转晶体平移扫描技术。 由一个X线束和1个晶体探测器组成。 X样线束如铅笔芯粗细，叫笔形束扫描机。 缺点：射线利用率低， 扫描时间长（35min） 重建图像差。,第一代CT,2019/6/13,CT,27,第二代CT,准全身扫描机。 为旋转晶体平移扫描技术。 由一个X线管和330个晶体探测器组成。 X线束是520度的扇形束，叫小扇束扫描机。 特点：射线利用率低得到提高； 扫描时间缩短（18sec）； 重建图像质量有所提高； 对病人引起的伪影特别敏感。,2019/6/13,CT,28,第三代CT,标准全身扫描机（最常用）。 为旋转旋转扫描技术。 由一个X线管和300800个晶体探测器组成。 X线束是3045度的扇形束，叫广角扇束扫描机 特点：射线量较少； 扫描时间缩短（29sec）； 重建图像有明显质量较高； 病人伪影减少。,2019/6/13,CT,29,第四代CT,螺旋全身扫描机。 为旋转固定扫描技术。 由一个X线管和6004800个晶体探测器组成。 X线束是50-90度扇形束，叫全广角扇束扫描机。 特点：射线量较少； 扫描时间缩短（15sec）； 重建图像有明显质量较高； 病人伪影基本解决。,2019/6/13,CT,30,第五代CT,电子束CT（EBCT）。 为旋转旋转扫描技术。 由一个大型扫描电子枪和一组1732个固定探测器阵列和计算机系统组成。 X线束限制在30度范围内。 特点：应用电子束技术； 扫描时间缩短（数毫秒）； 动态分辨率较高； 主要用于心血管系统。,2019/6/13,CT,31,（三）螺旋CT技术,在扫描过程中，X线管连续围绕受检者旋转，同时病床匀速前后移动，这样X射线束在受检者身上勾画出一条螺旋样轨迹，称为螺旋CT。 特点：容积扫描 连续出线 连续进床 连续投照 连续数据获取,2019/6/13,CT,32,螺距,机架旋转一周检查床运行的距离与射线束宽度的比值。,常用螺距：0.5 1.0 1.5 2.0 螺距大于1时,覆盖范围大,扫描时间短,但图像质量下降 螺距小于1时,覆盖范围小,扫描时间长,但图像质量提高,2019/6/13,CT,33,被重建的相邻两层横断面之间长轴方向的距离,表示连续影像之间的重叠程度。 同样扫描范围，重建间隔越小，获得图像越多。,间隔5 mm,间隔3 mm,层厚 10 mm,重建间隔,2019/6/13,CT,34,无间隙扫描。 一次屏息完成扫描。 减少部分容积效应。 叠加影像可任意方式重建。 为3D重建提供高质量的数据。,螺旋CT的优势,2019/6/13,CT,35,（四）多排CT特点,2019/6/13,CT,36,第四节 CT图像的特点,2019/6/13,CT,37,（一）灰阶图像,高密度白色 等密度灰色 低密度黑色,2019/6/13,CT,38,（二）断面图像,由一定数目不同灰度的象素按矩阵排列构成。 象素越小，数目越多，图像越细致。 图像的不同灰度，反映组织对X线的吸收程度。如密度高的组织为白影，密度低的组织为黑影。 软组织结构对比良好。,2019/6/13,CT,39,（三）三维立体重建,CT图像为连续的横断面图像。 可重建出冠状面和矢状面图像。 螺旋CT可以做任意平面的三维重建。 特殊重建: 多层面重建（MPR）,表面遮盖法（SSD） 仿真内窥镜（VE），容积投影（VR）,2019/6/13,CT,40,（四）CT值定量,CT图像不仅显示组织密度的高低，而且用CT值说明密度，起到定量的作用。 在图像黑白影不能明确区分组织或病变差别时，测量CT值，起到鉴别作用。 对有些特殊组织或病变，CT值能起到定性作用。 如脂肪（70至90）；出血（6595）,2019/6/13,CT,41,CT值(Hounsfield值),定义：CT影像中每个像素对应物质X线衰减量的表示。实际应用中，把空气与致密骨之间的X线衰减系数划为2000个单位，被检体的吸收系数与水的吸收系数作比值，得出CT值。 CT值(x 水) / 水k 水的值为1，CT值为0HU; 空气值（0.0013）近似于0，CT值为1000HU; 骨皮质值（1.9）近似于2，CT值为1000HU。,2019/6/13,CT,42,相关组织的CT值(HU),2019/6/13,CT,43,（五）多重窗口显示,窗口技术：运用合适的窗宽窗位，来显示图像的技术。 窗宽(WW):指显示图像的CT值的范围。主要影响图像的对比度。窄窗显示的CT值范围小，图像层次少，对比度强；宽窗显示的CT值幅度大，图像层次丰富，对比度差。 窗位(WL):指窗宽上下限内CT值的中心位置，也叫窗中心。主要影响图象的亮度。低呈白色，高呈黑色。,2019/6/13,CT,44,2019/6/13,CT,45,常用窗口参数,2019/6/13,CT,46,由于设备或病人造成的人体中并不存在的影像。,运动,扫描系统误差,部分容积效应,线束硬化,金属,误操作,（六）图像伪影,2019/6/13,CT,47,运动伪影,金属伪影,2019/6/13,CT,48,部分容积效应,5 mm,扫描系统误差,2019/6/13,CT,49,CT图像与X线片比较,CT图像没有严重的散射线影像。 CT图像没有影像重叠。 CT图像出现伪影的机会较大。 CT图像的空间分辨率较X线片低。 影像CT图像质量的因素复杂。,2019/6/13,CT,50,第五节 CT检查技术,2019/6/13,CT,51,（一）X线剂量,不同部位选择不同的剂量 选择剂量原则：在保证图像质量的前提下，尽可能减少病人接受的X线剂量。 参数：毫安量（mA） 扫描时间（s）,2019/6/13,CT,52,（二）层厚与层距,根据病变部位的大小选择层厚： 较大病变用大的层厚可节省扫描时间。 小病变薄层加扫可看清病变细节。 根据受检部位的大小选择层厚： 垂体、内耳、眼眶、椎间盘、肾上腺等选择25mm薄层。头颅、胸腹部、盆腔等用10mm。 一般扫描层距等于层厚，称等间距扫描，对于较大范围扫描可以适当加大层距，如新生儿扫描采用5mm7mm，尽量减少扫描层数。,2019/6/13,CT,53,（三）扫描视野,扫描时按观察部位大小选用的视野（FOV）。 分为扫描野（SFOV）和显示野（DFOV）。 扫描前选择扫描野（SFOV）：较大部位或病灶用大扫描野,小病灶用小扫描野。 扫描完成后，可以通过改变显示野（DFOV）来改变图像清晰度，突出病变细微结构。,2019/6/13,CT,54,（四）检查方法,平扫 增强扫描 造影扫描 特殊扫描,2019/6/13,CT,55,平扫,不用造影剂的扫描方法，最常用。 包括：定位扫描 轴位扫描 连续扫描 螺旋扫描 灌注成像,2019/6/13,CT,56,增强扫描,运用对比剂增加组织X线吸收效率，从而提高CT图像对比度的扫描方法。 碘剂：泛影葡胺、碘海醇、优维显 60100ml，静推、滴注或团注,2019/6/13,CT,57,造影扫描,向组织器官内注入对比剂后进行扫描的方法。 一般用于脑室和蛛网膜下腔的造影。 也可用于CT血管成像（CTA）。,2019/6/13,CT,58,动态扫描,在常规增强扫描时，设置感兴趣区域，观察不同时间内同一层面病灶CT值的变化的扫描方式。 要求：注药短，选层准，扫描快，多周期 用途：垂体动态增强 肿瘤的动态增强,2019/6/13,CT,59,灌注成像,静脉注射对比剂后，对选定层面进行快速、连续扫描，然后测量图的密度变化，并用彩色在图像上表示，得出灌注图像。 意义：功能成像。,2019/6/13,CT,60,第六节 CT图像的分析与诊断,2019/6/13,CT,61,（一）了解扫描参数,2019/6/13,CT,62,2019/6/13,CT,63,（二）全面观察图像,观察每幅图像的每一个细节。 在不同窗口观察重要结构：如肺窗观测肺组织，纵隔窗观察纵隔结构，头窗观察脑组织，骨窗观察骨骼。 根据连续横断面图像勾画出器官的立体结构。,2019/6/13,CT,64,（三）确定正常解剖,了解器官的大小、形态和周围关系。 确定正常结构内的特殊表现。 对一些正常变异能够甄别。,2019/6/13,CT,65,（四）找出异常表现,高密度病变：钙化，出血等。 等密度病变：肿块及其他病变。 低密度病变：水肿，积液，囊肿等。,2019/6/13,CT,66,（五）分析病变特点,平扫：分析病变的位置、数目、大小、形状、边缘、内部结构及周围情况。必要时测CT值。 增强：有无强化 强化程度：轻度、明显 强化形式：均匀强化、不均匀强化 周边强化、延迟强化 临近器官浸润：受压 、移位、破坏,2019/6/13,CT,67,（六）客观做出诊断,根据病变特点，结合临床给出肯定、否定或疑似诊断。 提出进一步检查的方向。 对临床做出适当的建议。,2019/6/13,CT,68,第七节 CT诊断的临床应用,2019/6/13,CT,69,（一）颅脑,颅脑外伤：颅骨骨折、颅内血肿、脑挫裂伤、 蛛网膜下腔出血。 脑肿瘤：胶质瘤、脑膜瘤、垂体瘤、转移瘤。 脑血管病：脑出血、脑梗塞、脑血管畸形。 感染性疾病：脑炎、脑脓肿、脑结核、寄生虫感染。 先天性改变：脑裂畸形、灰质异位。,2019/6/13,CT,70,颅骨凹陷性骨折,2019/6/13,CT,71,硬膜外血肿,2019/6/13,CT,72,硬膜下血肿,2019/6/13,CT,73,脑挫裂伤,2019/6/13,CT,74,脑梗塞,2019/6/13,CT,75,脑出血,2019/6/13,CT,76,蛛网膜下腔出血,2019/6/13,CT,77,脑囊虫病,2019/6/13,CT,78,脑膜瘤,2019/6/13,CT,79,转移瘤,2019/6/13,CT,80,（二）五官颈部,眼眶病变：眼眶内占位病变、眼眶异物 鼻窦炎症、囊肿及肿瘤。 耳部病变：中耳乳突炎症、胆脂瘤、发育异常。 喉癌、鼻咽癌。 颈部肿块及淋巴结病变。 眼、耳、鼻外伤。,2019/6/13,CT,81,眼眶海绵状血管瘤,2019/6/13,CT,82,眼眶异物,2019/6/13,CT,83,鼻窦肿瘤,2019/6/13,CT,84,慢性中耳乳突炎,2019/6/13,CT,85,喉癌,2019/6/13,CT,86,弥漫性甲状腺肿,2019/6/13,CT,87,淋巴结转移,2019/6/13,CT,88,（三）胸部,肺内病变：肺炎、肺结核、肺肿瘤。 纵隔疾病：纵隔肿瘤、淋巴结病变。 胸膜疾病：胸膜增厚、胸膜钙化、胸腔积液。 支气管改变：支气管阻塞、狭窄、异物。 胸部外伤：肋骨骨折、气胸。,2019/6/13,CT,89,肺结核,2019/6/13,CT,90,肺脓肿,2019/6/13,CT,91,大叶性肺炎,2019/6/13,CT,92,中央型肺癌,2019/6/13,CT,93,周围型肺癌,2019/6/13,CT,94,胸腺瘤,2019/6/13,CT,95,胸腔积液,2019/6/13,CT,96,（四）心脏大血管,心脏病变：心脏肿瘤、心脏增大、瓣膜钙化。 血管病变：动脉瘤、主动脉夹层、动脉钙化。 心包病变：心包积液、心包钙化。,2019/6/13,CT,97,心脏增大,2019/6/13,CT,98,动脉瘤,2019/6/13,CT,99,主动脉夹层,2019/6/13,CT,100,动脉壁钙化,2019/6/13,CT,101,心包积液,2019/6/13,CT,102,（五）腹部,肝、胆、胰、脾、肾的占位病变。 肝、胆、胰、脾、肾的感染性病变。 胆系结石、泌尿系结石。 腹膜后占位性病变。 胃肠道占位性病变。 腹部实质脏器损伤。,2019/6/13,CT,103,肝癌,2019/6/13,CT,104,肝转移瘤,2019/6/13,CT,1