2022年CT成像原理与临床应用

1、CT成像原理与临床应用CT进展概述 CT扫描仪的主要结构内容提要CT成像的基本原理（重点、难点）CT图像特点 影响 CT图像的因素（重点）CT检查方法与临床应用（难点）CT诊断方法 CT诊断报告的书写规范 CT的新进展CT进展概述 CT（computed tomography）即运算机断层摄影；创造人：英国科学家 Hounsfield；创造时间： 1969年设计胜利,1972年公诸于世的；突出特点：是X线成像与运算机技术相结合的产物；是横断面图像显示,没有重叠或重叠很少；密度辨论率高,图像清晰,诊断精确；CT问世的意义：大大扩展了影像检查的范畴,是影像诊断学进展史上的里程碑；Hounsfiel

2、d因此获得了 1979年诺贝尔奖；CT的进展历程2004 年64层的螺旋 CT问世（ 3D）2002 年16层的螺旋 CT问世2000 年8层的螺旋 CT问世1998 年4层螺旋 CT应用于临床1993 年双排 CT研制胜利1989 年螺旋 CT应用于临床1983 年电子束 CT（ EBCT ）研制胜利1978 年国内开头引进 CT 1974 年全身 CT应用于临床1972 年CT正式应用于临床CT进展史CT分代扫描方式检测器数量 X线束形状传统CT 扫描时间 用途第一代：平移 / 旋转一个直线形 4-5分/ 层头颅其次代：平移 / 旋转几十个小扇形 18秒/ 层头腹第三代：旋转 / 旋转几百

3、个大扇形 2-4秒/ 层全身第四代：旋转 / 固定几千个大扇形 1-4秒/ 层全身第五代 : 电子束 CT 1 / 10 第六代 : 螺旋CTCT进展史CT分代扫描方式检测器数量 X传统 CT 用途线束形状扫描时间第一代：平移 / 旋转一个直线形 4-5分/ 层头颅CT进展史CT分代扫描方式检测器数量 X传统CT 用途线束形状扫描时间其次代：平移 / 旋转几十个小扇形 18秒/ 层头腹CT进展史CT分代扫描方式检测器数量 X传统CT 用途线束形状扫描时间第三代：旋转 / 旋转几百个大扇形 2-4秒/ 层全身CT进展史传统CT 小结： X线成像与常规 CT成像的异同点相同点： X线、灰阶图像不同

4、点X照片 :X 线穿透人体后在胶片上形成潜影,经显定影处理后得到 X线图像；CT成像：安装于扫描机架上的 X线管发射 X线, X线管和探测器围绕患者做机械性往复运动,X线穿透扫描层面后被探测器检测并转化为电流信号,再转化为数字信号,由运算机实现横断面图像重建；CT进展史 电子束 CT 的概念1982年设计胜利；由电子枪发射电子束,经偏转线圈偏转,形成4束电子束同时打击钨靶,产生X线,并用于成像；其显著特点是扫描速度快（可短到 脏大血管病变检查；设备特别昂贵,国内装机量少；40ms/层）,密度和空间辨论率高；主要用于心1989年问世的单层螺旋CT进展史螺旋CT（spiral CT）CT,是在第三

5、代或第四代CT的基础上,用滑环技术替代了高压发生器与球管之间的高压电缆线,向球管供应高电压,加上大热容量的球管和高速运算的运算机系统就构成；是CT进展史上的一个里程碑；螺旋扫描与常规步进扫描的区分4 X 3.75mm多层螺旋扫描示意图CT装置的基本结构 CT成像的基本原理 CT 即运算机断层摄影,是经过准值器高度准值后的 X线束绕人体某一部位作 360 0扫描,透过该层的 X线由灵敏的检测器 detector 检测并经过光电转换器转换 成电流信号,再经过 A/D 转换器转换为数字信号,运算机高速运算出该层面上各个2 / 10 基本成像单位 体素（ voxel ）的X线衰减值,由这些数据组成数字

6、矩阵,再由 D/A转换器将每个数字转换为黑白灰度不等的小方块像素（ pixel ,按原有矩阵次序排列,即构成了 CT图像；CT成像原理示意图 体素与像素X线的衰减与衰减系数X线的衰减与衰减系数X线穿透人体后的衰减,遵从指数衰减规律：I=I0e- d；或者 In=I0*e- 1+ 2+ 3+ + nd I0为X线的入射强度,I为衰减后的 X线强度, d 为受检部位人体组织的厚度, 为接受 X线照耀组织的线性吸取系数；CT 的成像过程,就是求出扫描层面内每个体素（ =1/d*lnI 0/I 或者： 1+ 2+ 3+ + n 1/d* I0 / Invoxel 的衰减系数 u 的过程；体素衰减系数像

7、素越多,图像辨论率就越高；举例说明求 u值的过程 CT 图象特点 1 CT 图象是黑白灰阶图象 CT 图象密度辨论率高 最大特点和优点；影像越黑表示密度越低；CT 图象特点 2 影像越白表示密度越高；CT 的密度辨论率比平片高 1020 倍,CT 图象特点 3 CT图象密度可以量化CT图象是横断成像; CT 图象特点 4 没有重叠,内部结构清晰可以再重组成灌状面和矢状面及任意斜面或曲面图象 影响CT图像的因素 .a.a检查常用术语 矩阵（ matrix 象素（ pixel）和体素 voxel Density Resolution）原始数据（ raw data）与显示数据display data

8、 重建 reconstruction与重组 recombination 空间辨论率（Spatial Resolution）和密度辨论率（CT值（ CT value ）窗宽（ window width）和窗位（ window level）3 / 10 部分容积效应（partial volume effect）伪影（ artifact）噪声（ noise ）矩阵矩阵（ matrix ：矩阵表示一个纵横排列的数字阵列,因此也叫数字矩阵（digital matrix） ；其中的每个数字代表扫描层内每个基本成像单位即体素（数字矩阵越大,像素越多,图像空间辨论率越高；512 512 256 256 vox

9、el ）的 X线衰减系数或吸取系数；体素和像素 体素 voxel ：CT图像实际上是人体某一部位有肯定厚度（如 的如干个小的基本单元,这些基本单元称之为体素；是一个三维的概念；1mm ,10mm 等）的体层图像；将成像的体层分成按矩阵排列象素（ pixel ）：一幅 CT图像是由许多按矩阵排列的小单元组成,这些组成图像的基本单元被称之为像素；是一个二维的概念；像素越小,越能辨论图像的细节,即图像的辨论率越高；原始数据与显示数据原始数据（ raw data ）CT扫描时,经准直的 X线穿过人体某一层面后,探测器接收衰减后的X线信号,经放大后行模数转换所得到的数据称之；显示数据 display d

10、ata 指原始数据经过运算机复杂运算处理后得到组成CT某层面的矩阵图像的数据；重建与重组 重建reconstruction 用原始数据经运算机运算而得到显示数据的过程称为重建；重组recombination 用横断面数据经运算机运算得到冠状面或矢状面图像的过程,称为重组；空间辨论率 概念：Spatial Resolution）是指 CT 影像中能显示的最小细节,通常用每厘米内的线对数 空间辨论率（LP/cm ）或者用可辨别最小物体的直径（mm ）来表示；影响因素：探测器间距 重建矩阵 采集野、显示野大小 象素的大小 采样频率 重建算法,等；密度辨论率4 / 10 概念：密度辨论率（Densit

11、y Resolution）是指 CT 能辨论组织结构的最小密度差的才能,以百分数（%）来表示；CT 的密度辨论力较一般 X线高 10 20 倍；影响因素：噪声被显示物体的大小CT值 概念：CT值（ CT value ）是 X线吸取系数的函数；运算公式：水；式中 K为常数, K=1000,水代表水的吸取系数, 为水=1,CT值= - 水/ 为组织的吸取系数, CT值的单位是 HUhounsfield unit ；可以看出, 值越高,CT值就越高,代表组织吸取 X线量越多,即组织密度越高；反之亦然；窗宽与窗位 窗宽（ window width ）窗宽（ window width）是指荧屏图像上所包

12、括 16个灰阶的 CT值范畴；大于 CT值 上限的组织在图像上呈全白色,低于下限的组织就呈全黑色；窗位（ window level）即窗宽上限、下限的平均值,也叫窗平、窗中心；窗位的设定要依据观看目标而 定；CT值、窗宽与窗位 部分容积效应部分容积效应（ partial volume effect）：在同一扫描层面内含有两种以上不同密度的物质时,其所测 CT 值是它们的平均值,因而不能照实反映其中任何一种物质的 CT值,这种现象为部分容积 效应或称部分容积现象（partial volume phenomenon）；伪影 概念：伪影 （Artifact ）是指在被扫描物体中并不存在而图像中却显示

13、出来的各种不同类型的影像；伪影影响图像质量,在诊断时应予留意；类型 一类与病人有关,一类与 CT机性能有关；病人不自主运动,如呼吸、心跳可形成伪影；病人在检查时不合作,躁动可产生伪影；另外,病人体内高密 度结构和异物亦可形成伪影,如岩骨、金属假牙、钢钉等；另一类伪影由 CT设备故障引起,有条纹状伪影,环形伪影等；噪声概念：同一结构或组织的 CT值在平均值上下随机分布, 这种随机涨落就叫噪声 （noise ）；噪声与图像质量呈负相关；噪声与辐射剂量呈反比；5 / 10 噪声的影响因素：探测器接受的光子数量 管电流 探测器的转换率 重建算法等；CT检查方法与临床应用 检查前预备CT扫描方法临床应用

14、病员预备CT检查方法与临床应用 检查前预备去除金属物品 说明工作 肠道预备 对比剂敏试 不合作患者及重危患者的预备：医生预备 核对受检者信息；阅读申请单,明白病情、明确检查部位和检查目的 依据检查部位及诊断要求,确定扫描范畴、设计扫描程序及扫描方法；病例分析 1：请分析、诊断右下肺四周型肺癌伴纵膈淋巴结转移？右下肺中心型肺癌伴纵膈淋巴结转移？下一步怎么办？手术？化疗？放疗？介入治疗？都错了！病人弄错啦！真实情形 有何启示？核对患者信息特别重要！CT检查方法与临床应用扫描方法6 / 10 一般扫描 特别扫描 薄层扫描 重叠扫描 间断扫描 高辨论率扫描 靶扫描增强扫描 常规增强扫描 动态增强扫描

15、两快一长增强扫描 推迟增强扫描 螺旋CT双期、三期扫描造影 CT扫描：椎管造影扫描 CT灌注成像 一般扫描（平扫）概念：一般扫描是指静脉内不注射碘对比剂的CT扫描技术,又称平扫（plain scan）；是增强扫描的基础；要点：留意正常组织、器官及病理组织的 CT特点：高密度：骨骼、钙化；金属异物、血肿、结石；中等密度：软组织、实质脏器、脑实质；多数肿瘤、炎性肿块；低密度：空气、脂肪、液体；水肿、液化、坏死；混杂密度：特别扫描 特别扫描高辨论率扫描（high resolution CT,HRCT）：是指获得良好空间辨论率图像的扫描技术；要求：薄层、高辨论率算法、加大曝光量；目的：提高空间辨论率；

16、靶扫描：其他：薄层扫描、重叠扫描、间断扫描 要点：依据诊断要求的不同,合理挑选特别扫描；增强扫描 概念：增强扫描 （contrast enhancement scan 目的：）指经静脉快速注射碘对比剂后再进行扫描的检查方法；增加组织与病变的密度差、提高病变的检出率及诊断精确性；显示血管病变；要点：留意组织、器官、病变的强化程度、强化方式；类型：常规增强扫描 动态增强扫描 两快一长增强扫描 推迟增强扫描 螺旋 CT 双期、三期扫描 增强扫描 争论7 / 10 为什么要增强扫描？争论 为什么要三期增强扫描？争论心、血管病变为什么必需增强扫描？CT检查方法与临床应用多平面重组（ MPR ）：CT的后

17、处理功能冠状面、矢状面、斜面、曲面 多平面容积重建（ MPVR ）：最大密度投影（MIP ）,最小密度投影（MinIP ）容积再现（ VR）：血管造影 CTA 和骨成像 仿真内窥镜技术（ VE）CT灌注成像 CT的后处理功能CT检查的临床应用 适应症：外伤 感染性病变 血管性病变 肿瘤及肿瘤样病变 先天性发育反常 退变性疾患 治疗后随访复查,等；CT诊断方法 明白 CT检查方法和 CT图像信息 全面、系统地观看 CT图像 熟识正常 CT解剖 查找病变,分析反常影像 结合临床资料,综合诊断：定位诊断；定性诊断；定量诊断；定期；CT诊断报告书写规范8 / 10 CT诊断报告书写的基本要求：认真细致

18、观看 CT 影像,全面系统地描述；书写干净,字迹清晰,字体规范；文字通顺,重点突出,规律性强；一般资料（患者姓名、病变、年龄、检查日期、CT 号等）要查对无误；诊断看法要客观、明确,要回答临床科室提出的问题；签名在右下角,前全名、字迹清晰；CT诊断报告书写规范 CT 诊断报告书写的格式与内容 : 一般资料： 认真核对,精确无误；检查部位、检查方法和技术；CT 影像表现的描述.临床拟诊病变（如有,就应对所显现的病变的部位、分布、数量、大小、形状、边缘、轮廓、侵害范畴、及其与四周组织的关系等加以描述,并对该疾病应当或可能显现而未显现的表现说明“未见 ”）、其他阳性发现、可疑病变或复杂病变需适当争论；CT 诊断看法：.确定、否定、可能性诊断（提出1-3 种可能性诊断看法,并提出建议）；.客观、适度；.杜绝漏诊、削减误诊、防止过诊；