计算机体层成像及临床应用_-CT总论

1、 v 19171917年奥地利数学家年奥地利数学家RadonRadon得出得出“根据面投影到线并根据面投影到线并 重建图像的计算公式重建图像的计算公式”。为。为CTCT奠定数学基础。奠定数学基础。 v 19631963年美国物理学家年美国物理学家CormackCormack发表文章发表文章“用线积分表用线积分表 示一函数的方法及其在放射学上的应用示一函数的方法及其在放射学上的应用”。为。为CTCT研研 制提出物理构想。制提出物理构想。 v 19671967年至年至19701970年英国工程师年英国工程师HounsfieldHounsfield研制成功世研制成功世 界上第一台界上第一台CTCT扫

2、描机。扫描机。 v 19711971年年9 9月首台月首台CTCT机正式投入临床。同年机正式投入临床。同年1010月检查了月检查了 第一例病人。第一例病人。19721972年取得了世界上第一张年取得了世界上第一张CTCT照片。照片。 v HounsfieldHounsfield和和CormackCormack共同获得共同获得19791979年度诺贝尔生理年度诺贝尔生理 和医学奖。和医学奖。 计算机体层摄影计算机体层摄影( Computed Tomography )( Computed Tomography ) 简称简称X X线线CTCT或或CT.CT. 1 1、定义定义：利用：利用X X线束对

3、人体选定层面进行扫描，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。取得信息，经计算机处理而获得的重建图像。 2 2、过程过程：用：用X X线束穿过人体扫描部位，产生不同程度衰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。电流信号，再用不同的灰阶形式显示出来，形成图像。 CT 如何工作如何工作? 重建重建 & 后处理后处理 X线衰减线衰减 X线线

4、 发生发生 数据获取数据获取 层厚层厚 X-rayX-ray通过准直器穿透物体轴向层面的有通过准直器穿透物体轴向层面的有 效厚度效厚度, , 叫叫层厚层厚。它决定体素的高度。它决定体素的高度。 体素体素：把层厚分成很小的体积：把层厚分成很小的体积 单位称体素。通常长和宽都为单位称体素。通常长和宽都为 1mm, 1mm, 与体积相对应。高等于与体积相对应。高等于 层厚。层厚。 像素像素：体素的大小在：体素的大小在CTCT图像上图像上 的表现即为像素。是最小成像的表现即为像素。是最小成像 单位。像素越多，图像越清晰单位。像素越多，图像越清晰 体素与像素体素与像素 在一个矩形面积内，每行和每列的像素

5、按扫描顺在一个矩形面积内，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，即图像序有序排列，形成二维排列的数字方格，即图像 矩阵。矩阵。如如256256256256，512512512512。 矩阵矩阵 35 36393433 31 34 33 35 32 3180 85 9078 为该物质的衰减系数；为该物质的衰减系数； 为穿过物质后的为穿过物质后的X X射线强度；射线强度； 为射入物质之前的为射入物质之前的X X射线强度；射线强度； 为该物质的厚度；为该物质的厚度； I I0 X x oe II X X线穿过人体时，组织有线穿过人体时，组织有 一定吸收，密度越大，吸一定吸收，

6、密度越大，吸 收越多，称收越多，称X X线的衰减。线的衰减。 空间分辨率空间分辨率 在高对比度情况下区分相邻最小物体的能力。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。又叫高对比度分辨率。 决定图像的决定图像的清晰度清晰度。 低对比度情况下分辨物体微小差别的能力。低对比度情况下分辨物体微小差别的能力。 又叫低对比度又叫低对比度分辨率。分辨率。 影像因素：影像因素：清晰度清晰度 和和 噪声噪声。 密度分辨率密度分辨率 q 机架机架 q 床床 q 高压发生器高压发生器 q 控制台控制台 q 计算机计算机 控制台控制台 扫描床扫描床 机架机架 高压发生器高压发生器 扫描部分扫描部分

7、 计算机系统计算机系统 显示存储系统显示存储系统 作用：用于接收衰减的作用：用于接收衰减的X线信号线信号 材料：早期使用晶体耦合光电倍增管。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。现在使用闪烁晶体探测器。 分类：分类：固体探测器固体探测器 气体气体探测器探测器 探测器探测器 螺距螺距 机架旋转一周检查床运行的距离与射线束宽机架旋转一周检查床运行的距离与射线束宽 度的比值。度的比值。 螺距螺距= = 进床距离进床距离 / / 圈圈 层厚宽度层厚宽度 常用螺距：常用螺距： 螺距大于螺距大于1 1时时, ,覆盖范围大覆盖范围大, ,扫描时间短扫描时间短, ,但图像质量下降但图像质

8、量下降 螺距小于螺距小于1 1时时, ,覆盖范围小覆盖范围小, ,扫描时间长扫描时间长, ,但图像质量提高但图像质量提高 被重建的相邻两层横断面之间长轴方向的距离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 重建间隔重建间隔 间隔 10 mm 无间隙扫描。无间隙扫描。 一次屏息完成扫描。一次屏息完成扫描。 减少部分容积效应。减少部分容积效应。 叠加影像可任意叠加影像可任意方式方式重建。重建。 为为3D3D重建提供

9、高质量的数据。重建提供高质量的数据。 螺旋螺旋CTCT的优势的优势 Water 水水 Mamma 乳腺乳腺 Air 空气空气 Bone 骨骨 Spleen脾脾 Fat脂肪脂肪 Pancreas 胰腺胰腺 Lung肺肺 Kidneys肾肾 Adrenal Gland 肾上腺肾上腺 Blood血血 Heart心脏心脏 Liver肝脏肝脏 Intestine 肠肠 Tumor瘤瘤 Bladder膀胱膀胱 3000 60 40 0 -100 -200 -900 -1000 相关组织的相关组织的CTCT值值(HU)(HU) CT值值 +1000 -1000 0 窗宽窗宽 窗位窗位 灰阶显示灰阶显示 CT

10、 窗口技术窗口技术 常用窗口参数常用窗口参数 由于设备或病人造成的人体中并不存在的影像。由于设备或病人造成的人体中并不存在的影像。 图像伪影图像伪影 运动运动 扫描系统误差扫描系统误差 部分容积效应部分容积效应 线束硬化线束硬化 金属金属 误操作误操作 （六）图像伪影（六）图像伪影 运动伪影运动伪影金属伪影金属伪影 部分容积效应部分容积效应 5 mm 扫描系统误差扫描系统误差 颅骨凹陷性骨折 硬膜外 血肿 硬膜下血肿 脑脑 挫挫 裂裂 伤伤 脑梗塞 脑 出 血 蛛网膜下腔出血蛛网膜下腔出血 脑囊虫病脑囊虫病 脑膜瘤脑膜瘤 转移瘤转移瘤 眼眶海绵状血管瘤眼眶海绵状血管瘤 眼眶异物眼眶异物 鼻窦肿瘤鼻窦肿瘤 慢性中耳乳突炎慢性中耳乳突炎 喉癌喉癌 弥漫性甲状腺肿弥漫性甲状腺肿 淋巴结转移淋巴结转移 肺结核肺结核 肺脓肿肺脓肿 大叶性肺炎大叶性肺炎 中央型肺癌中央型肺癌 周围型肺癌周围型肺癌 胸腺瘤胸腺瘤 胸腔积液胸腔积液 心脏增大心脏增大 动动 脉脉 瘤瘤 主主 动动 脉脉 夹夹 层层 动脉壁钙化动脉壁钙化 心心 包包 积积 液液 肝癌肝癌 肝转移瘤肝转移瘤 肝血管瘤肝血管瘤 肝包虫囊肿肝包虫囊肿 胆囊结石胆囊结石 急性胰腺炎急性胰腺炎 多囊肾多囊肾 肾脏结石伴积水肾脏结石伴积水 结肠癌结肠癌 子宫肌瘤子宫肌瘤 卵巢囊腺癌卵巢囊腺癌 前列腺增