CT原理-CT成像物理原理（CT检查课件）

教学目标1.知识目标（1）熟悉CT成像过程与原理。（2）掌握CT图像重建与处理。（3）掌握CT图像质量及评价。2.能力目标（1）能演示CT图像重建。（2）能分析CT图像质量。3.素质目标（1）具有岗位所需的分析能力。（2）具有严谨求实、勤奋认真的工作态度。第一节CT成像原理一、CT成像技术发展

CT成像技术成像原理、成像装置和图像重建、图像处理和图像的诊断都与传统的X线技术不同。1917年由奥地利数学家J.Radon提出CT成像原理。美国A.M.Cormack等人从人体模型扫描试验中，研究出重建图像的数学方法。英国的Hounsfield博士实现CT扫描和图像重建，在实际中应用于临床诊断。CT机装置探测器（对X线敏感性比胶片高100倍以上）:碘化钠、锗酸铋—高压氙气电离室—稀土陶瓷探测器—平板探测器(非晶硅、非晶硒）右基底节出血泪腺混合瘤无脑畸形肺癌胆囊结石胆囊结石并腹水CT工作过程CT系统：X线管、准直器、检测器阵列组件、楔形补偿器（滤过器）、测量电路、ADC及DAC、监视器、计算机系统、图像存储与记录系统组成。基本工作过程：X线→准直器形成很细的直线射束→人体被检测层面→射出的X线束到达检测器，检测器将含有信息的X线转变为相应的电信号→测量电路将电信号放大→ADC变为数字信号→计算机处理系统处理(图像重建)→按监视器扫描制式编码，屏幕上表示出不同灰度，显示人体这一层面上组织密度图像。CT工作过程CT成像特点1.具有较高的X线利用率；2.能显示人体层面组织、器官的解剖结构；3.能分辨组织、器官微小的密度差，提高了密度分辨率；4.可进行定量分析。★二、成像原理1.线性吸收系数CT成像中物体对X线的吸收起主要作用，忽略对X线的散射作用。★二、成像原理在均匀物体中，X线衰减服从指数规律Lambert-Beer式是吸收定律。l或μ值愈大，射出的X线强度I愈小，即物体对X线的吸收愈大。由于人体器官或组织由多种物质成分和不同密度构成的，X线穿透人体时各点对X线的吸收系数不同。★二、成像原理入射第一个体素的X线强度为I0时，透过第一个体素的X线强度Il：设第二个体素的吸收系数为μ2，X线经第二个体素透射出的强度I2：★二、成像原理第n个体素透射出的X线强度In：

(3-1)若I0、I和l已知，则沿X线通过路径上的吸收系数之和可以计算出来。★二、成像原理为建立CT图像，必须求出每个体素的吸收系数μ1、μ2、μ3……μn。求n个吸收系数，需要建立n个或n个以上（3-1）式的独立方程。CT成像装置要从不同方向上进行多次观测，即扫描（scanning），来获取足够的数据建立求解吸收系数的方程。★二、成像原理吸收系数μ与X线能量间有依赖关系，X线能量愈低吸收系数愈大，X线能量增大吸收系数减小。X线束的硬化效应：X线光谱中低能射线比高能射线更快地被过滤掉的现象。CT成像中X线束以单一频率、固定能量线束穿透物体，可检测到稳定的吸收系数。在CT图像重建过程中要进行X线的硬化效应校正，减小CT图像的不均匀性。★2．CT值吸收系数是一个物理量，CT值表达人体组织密度的量值。CT值定义：CT影像中每个像素对应的物质对X线线性平均衰减量大小的表示。应用中CT值定义为将人体被测组织的吸收系数与水的吸收系数的相对值：CT值单位为“HU”。μw为73keV能量X线在水中的线性衰减系数，μw=1m-1。K是分度因数，常取1000。★

2．CT值不同组织CT值可以通过测量其吸收系数计算。例选用X线能约为73keV时，μ水为1；μ骨骼为1.9～2.0(2)；μ空气为0.0013(0)。得到的CT值：水0HU

致密骨＋1000HU

空气－1000HU

凝固血56～76HU

脑灰质36～46HU

脑白质22～32HU

血12HU

脂肪－100HU★

2．CT值人体各种组织的CT值在骨骼和空气的CT值范围内。X线能量不同组织的CT值也不一样。灰度是指图像面黑白或明暗的程度。从全黑到全白可有无数个不同的灰度。CT影像是以灰度分布的形式显示的图像。CT图像的本质是μ成像。若CT值按2000个计算，相应的灰度值也有2000个，即从全黑（对应CT值为－l000）到全白（CT值为＋1000）有2000个不同的黑白或明暗等级(灰度)，所以CT像是一个灰度不同、且灰度变化不连续的图像。3．灰度要点1.CT系统2.CT基本工作过程3.CT成像特点★4.成像原理（线性吸收系数、CT值、灰度）CT工作过程CT系统：X线管、准直器、检测器阵列组件、楔形补偿器（滤过器）、测量电路、ADC及DAC、监视器、计算机系统、图像存储与记录系统组成。基本工作过程：X线→准直器形成很细的直线射束→人体被检测层面→射出的X线束到达检测器，检测器将含有信息的X线转变为相应的电信号→测量电路将电信号放大→ADC变为数字信号→计算机处理系统处理(图像重建)→按监视器扫描制式编码，屏幕上表示出不同灰度，显示人体这一层面上组织密度图像。CT工作过程CT成像特点1.具有较高的X线利用率；2.能显示人体层面组织、器官的解剖结构；3.能分辨组织、器官微小的密度差，提高了密度分辨率；4.可进行定量分析。★二、成像原理1.线性吸收系数CT成像中物体对X线的吸收起主要作用，忽略对X线的散射作用。★二、成像原理在均匀物体中，X线衰减服从指数规律Lambert-Beer式是吸收定律。l或μ值愈大，射出的X线强度I愈小，即物体对X线的吸收愈大。由于人体器官或组织由多种物质成分和不同密度构成的，X线穿透人体时各点对X线的吸收系数不同。★二、成像原理入射第一个体素的X线强度为I0时，透过第一个体素的X线强度Il：设第二个体素的吸收系数为μ2，X线经第二个体素透射出的强度I2：★二、成像原理第n个体素透射出的X线强度In：

(3-1)若I0、I和l已知，则沿X线通过路径上的吸收系数之和可以计算出来。★二、成像原理为建立CT图像，必须求出每个体素的吸收系数μ1、μ2、μ3……μn。求n个吸收系数，需要建立n个或n个以上（3-1）式的独立方程。CT成像装置要从不同方向上进行多次观测，即扫描（scanning），来获取足够的数据建立求解吸收系数的方程。★二、成像原理吸收系数μ与X线能量间有依赖关系，X线能量愈低吸收系数愈大，X线能量增大吸收系数减小。X线束的硬化效应：X线光谱中低能射线比高能射线更快地被过滤掉的现象。CT成像中X线束以单一频率、固定能量线束穿透物体，可检测到稳定的吸收系数。在CT图像重建过程中要进行X线的硬化效应校正，减小CT图像的不均匀性。★2．CT值吸收系数是一个物理量，CT值表达人体组织密度的量值。CT值定义：CT影像中每个像素对应的物质对X线线性平均衰减量大小的表示。应用中CT值定义为将人体被测组织的吸收系数与水的吸收系数的相对值：CT值单位为“HU”。μw为73keV能量X线在水中的线性衰减系数，μw=1m-1。K是分度因数，常取1000。★

2．CT值不同组织CT值可以通过测量其吸收系数计算。例选用X线能约为73keV时，μ水为1；μ骨骼为1.9～2.0(2)；μ空气为0.0013(0)。得到的CT值：水0HU

致密骨＋1000HU

空气－1000HU

凝固血56～76HU

脑灰质36～46HU

脑白质22～32HU

血12HU

脂肪－100HU★

2．CT值人体各种组织的CT值在骨骼和空气的CT值范围内。X线能量不同组织的CT值也不一样。灰度是指图像面黑白或明暗的程度。从全黑到全白可有无数个不同的灰度。CT影像是以灰度分布的形式显示的图像