X线计算机体层成像设备CT-CT设备之螺旋CT（医学影像设备）

CT设备CT设备

3CT影像设备可应用于许多领域，如：应用在工业上可以进行无损检测；应用在农业上可以测量树木的年轮、虫蛀或含水情况；应用在地球物理方面可以进行地球资源的勘探、地震的预测以及地质结构的确定等。在医学上，目前的CT影像设备几乎可以应用于人体各个部位的检查，在临床疾病的诊断和治疗中发挥越来越重要的作用。CT的参数指标41.CT值：是CT图像中各种组织与X线吸收系数（μ值）相当的对应值，它是从人体组织器官的μ值换算出来的。CT值=(μ-μw)/μw•a，其中μ和μw分别为受检物和水的吸收系数（骨皮质吸收系数为2.0，空气吸收系数为0，水的吸收系数为1.0），a为分度因数。一般将人体组织CT值划分为2000个单位（HU），最上界为骨+1000HU，最下界为空气-1000Hu，水的理想CT值为0。CT值不是绝对不变的数值，与X线管电压、CT设备、扫描层厚等因素有关。CT值有助于大致判断组织类型，从而有助于提示疾病的诊断。CT的参数指标52.X线球管的热容量与散热率热容量的单位MHU，X线球管的热容量越大，表示可承受的工作电流越大，连续工作的时间也越长；散热率的单位是kHU，散热率越高，说明X线球管的性能越好。如：TOSHIBA公司的Aquilion16排MSCT的X线球管热容量达到7.5MHU，散热率达到1386KHU/min；而GE公司的64排LightSpeedVCT的X线球管热容量达到8.0MHU,散热率超过2100KHU/min。CT的参数指标63.探测器的数量探测器是位于X线球管和计算机系统之间重要的数据检测部件。一般来说，探测器的数量越多，采集到的扫描数据就越多，可提高X射线的利用率，相应的缩短扫描时间和提高图像的质量。比如GE公司LightSpeed16排MSCT的探测器系统共有24排矩阵式探测器组合，每排有912个稀土陶瓷探测器，共有21，888个探测器。CT的参数指标74.扫描时间、重建时间和周期时间

CT扫描时间是指X线球管以一定的层厚围绕人体旋转扫描一周（360°）所需要的时间。扫描时间取决于X线球管旋转的速度与能力，以往的CT扫描时间为1s、2s、3s或更长，现在已实现了亚秒扫描。如GE公司LightSpeedPlus16排CT的扫描时间为0.5s；

Philips公司的Brilliance16排CT最短扫描时间可达0.42s；扫描时间的缩短可以减少病人的检查时间，提高单位时间内病人的检查量，还能减少不配合病人的运动伪影等。CT的参数指标84.扫描时间、重建时间和周期时间重建时间是指计算机的阵列处理器将CT扫描的原始数据重建成图像所需要的时间。目前，由于计算机功能的异常强大,CT图像的重建速度有了大幅度提升，如先进的16排MSCT能够在1秒重建出12幅512×512的图像。

图像扫描与重建时间7分钟图像扫描与重建时间＜7秒CT的参数指标94.扫描时间、重建时间和周期时间周期时间是指从CT扫描开始、图像的重建、直到图像的显示这一全过程所需要的时间，一般来说，周期时间是扫描时间与重建时间的总和。最大连续扫描时间是指螺旋CT扫描时的X线球管连续、不间断曝光时间的长短。该时间的长短不仅与X线球管的热容量和散热率因素有关，还与DAS数据采集的速度、计算机的处理能力等因素有关。目前的多层螺旋CT最大的连续扫描时间可以超过100秒。CT的参数指标105.矩阵

矩阵（matrix）是数字图像的格式，矩阵的大小直接决定了CT图像像素的大小与分辨率，矩阵与像素大小的关系：

像素（mm）=扫描野（FOV）mm/矩阵。矩阵包括重建矩阵和显示矩阵。早期CT机的矩阵较小，一般为256×256，320×320等；目前的CT机的矩阵增加到512×512，1024×1024；还有的CT机的重建矩阵为512×512，而显示矩阵为1024×1024，对于显示的CT图像而言，其矩阵的大小不能小于重建矩阵。CT的参数指标116.高对比度分辨力高对比度分辨力（highcontrastresolution）也称空间分辨力（spatialresolution）是指在CT图像中可辨认的相邻物体空间几何尺寸的最小限度，即对影像细微结构的分辨能力。高对比度分辨力有两种表示方法，即每厘米包含多少线对数（Lp/cm）或毫米线径（mm）。以往的CT机的高对比度分辨力一般在10Lp/cm左右，目前的最先进的多层螺旋CT机分辨力可达到24Lp/cm或更高。CT的参数指标127.低对比度分辨力

低对比度分辨力（lowcontrastresolution）又称密度分辨力（densityresolution）是指在低对比情况下，图像中能够区分物体密度的微小差别的能力，用百分数（%）表示。影响因素有探测器灵敏度和采集层厚等。

CT图像的密度分辨力明显高于X线图像，一般比X线图像高10～20倍，这是CT机性能的标志性优点之一。8.时间分辨率时间分辨率（temporalresolution）是指影像设备在单位时间内采集图像的帧数。该性能指标与CT机对每帧图像的采集时间、重建时间以及连续成像的能力有关。CT的参数指标139.窗口技术：人体组织的CT值范围是2000个单位，人体的CT图像实际上是用2000个灰度值表示的、层次非常丰富，而人眼一般仅能分辨出16个灰度等级。若将2000个灰度等级划分为16个灰阶，则每个灰阶所能分辨的CT值为2000／16=125HU，也就是说，当相邻的两种组织的CT值相差125HU时，人眼才能将两者区分出来。为了显示组织结构的细节和反映准确的密度差值，就必须使用窗口技术窗位（windowlevel）是指观察某一组织结构细节时，以该组织的CT值为中心进行观察。如脑组织的CT值大约为35HU，则窗位选择为35HU，窗宽常用100HU。窗宽（windowwidth）是指显示图像所包含的CT值范围，在此范围内的组织结构按密度的高低从白到黑分为16个灰度等级进行观察分析。调节窗宽主要影响对比度，窗宽大则图像层次多，组织对比少，反之亦然。CT的参数指标1410.螺旋CT扫描中的参数与概念螺距（pitch）：是指X线球管扫描旋转一周检查床运行的距离与射线束宽度的比值，当螺距等于1时，说明扫描旋转一周检查床移动的距离与X线射线束的宽度相等。一般来说，增加螺距可以提高扫描的速度，缩短扫描的时间，但是图像的质量会有所下降。当螺距等于零时与非螺旋CT的扫描相同。重建间隔：是指被重建的相邻两个层面横断面之间长轴方向的距离。通过采用不同的重建间隔，可以确定被重建图像的层面重叠程度；另外重建间隔与被重建图像的质量也有直接关系，当重建间隔增大时图像的质量得以改善。CT的参数指标1510.螺旋CT扫描中的参数与概念回顾性重建：螺旋CT扫描的一个重要特性就是可以回顾性重建，即先收集螺旋扫描的原始数据，然后可以脱离螺距在任何位置上对图像进行体层重建。成像范围：即CT扫描一次采集中成像的第一层面中点与成像的最后一层面中点之间的距离。仿真模型：按照人体密度而做成的各种各样的模型，用来测定CT机的性能。常见的有水芯模型和有机玻璃模型。水芯模型：CT值为0；有机模型：CT值为1000；主要用来校正CT值。检验其是否存在偏差。扫描时间:X线球管旋转一周所需的时间。CT的参数指标1610.螺旋CT扫描中的参数与概念回顾性重建：螺旋CT扫描的一个重要特性就是可以回顾性重建，即先收集螺旋扫描的原始数据，然后可以脱离螺距在任何位置上对图像进行体层重建。成像范围：即CT扫描一次采集中成像的第一层面中点与成像的最后一层面中点之间的距离。CT的参数指标17从第一代CT到目前，已经出现的64排探测器CT，CT的发展可谓日新月异。其发展过程为：球管容量越来越大0.75～8M

探测器阵列越来越多单排～64排扫描速度越来越快hours~seconds

软件技术越来越多样化CT的发展18（1）CT扫描速度的提升（2）图像处理技术的提升：MSCT的灌注（CTperfusion）成像技术也得到进一步的发展和成熟，它是指在CT扫描中，静脉注射对比剂的同时，对选定的层面进行连续多次扫描，以获得该层面内每一像素的时间-密度曲线（timedensitycurve，TDC），根据该曲线利用不同的数学模型计算出反映组织灌注状态的几个参数，以此来评价组织器官的灌注状态。右下肺癌CT灌注。A为原始灌注图；B为BV功能彩图；C为PS功能彩图CT的发展19（3)图像融合技术与机器嫁接技术的发展PET-CT机及CT图像与PET图像融合在肺癌穿刺活检定向中的应用。CT的发展20CT的发展21宏观应用方面：阵列CT

采用探测器阵列，一次扫描即完成所需扫描，时间短，速度快，信息量大，可进行任意位置的重建分析。微观应用方面：

显微CT

进一步提高CT扫描的分辨率，使其达到细胞组织结构的层面，满足病理诊断的要求。CT的发展

CT设备

CT设备24质量保证QA：目的是使CT设备达到最佳的性能状态，获取最高质量的图使用以进行诊断，以及最大限度减少对受检者的辐射剂量。CT质量保证通过对CT各项性能指标的利评价及对检测的間期性实施以控制性能参数长期处于良好状态来实现。国家标准《X线计算机体层摄影装置量保证检测规范》(CB17589-2011）和《X线计算机体层摄影放射防护要求》(CBZ165-2012)，对CT的设备性能和辐射防护两方面进行了相应的要求CT剂量指数、分辨率、噪声、均匀性等是CT质保证最主要的参数CT的质保25CT剂量指数（CTdoseindex,CTDI）是评价CT成像对被测人体、陪护人员、操作人员的辐射影响，以及CT成像对环境影响的重要指标参数定义沿着标准横断面中心轴线从﹣50mm到＋50mm对剂量剖面曲线的积分，除以标称层厚和单次扫描产生体层数N的乘积：CT的质保26加权CT剂量指数（CTDIw）容积CT剂量指数（CTDIvol）剂量长度积（DLP）CT的质保27密度分辨率（低对比度分辨率）：当细节与背景之间具有低对比度时，将一定大小的细节从背景中鉴别出来的能力。测量低对比度分辨率的测试模体一般采用有机玻璃制成，其模体上钻有不同直径、不同深度的孔，内充低密度溶液，以密度差（%）和孔径（mm）来表示。CT的质保28空间分辨率（高对比度分辨率）：CT图像在高对比度条件下分辨网个距离很近的微小组织或病灶的能力。检测方法之一是选用条带测试模体，这种测试模体条纹处与条纹间隙处对X线吸收有显著差异，并且随着条纹宽度变小，在单位长度(cm）内条纹对数越多。CT设备能区别的最小条带尺寸（通常单位取mm)，即为该设备的空间分辨率。CT的质保29噪声：在CT成像系统中，扫描均匀材料的物体，在特定ROI中观察其CT值，就会发现ROI内的CT值并不是一个固定值，而是围绕着某一平均值上下随机分布的，这种随机分布就是由噪声所致。可以用ROI中CT值的标准偏差来描述噪声的大小，定义为CT的质保30图像噪声与分辨率：在CT图像重建中，使用各种不同类刑的卷积滤波器和图像重建算法，产生不同的图像质量。根据实际需要，平衡图像分辨率与噪声之间关系。

当卷积滤波选择平滑滤波器时．使噪声降低，空间分辨率也同样降低，但改善了图像对比度分辨率；可利用这种滤波器对软组织中面积较大的低对比度区域进行图像处理。选择一种边缘增強滤波器时能使被扫描兴趣区域的细节清晰，改善了空间分辨率，但由于它对被测信号具有微分作用，因此使噪声信号增强，降低了对比度分辨率，这种滤波器可以使骨质结构的细节清晰显示。CT的质保31

图像噪声与与X线剂量：增大X线的剂量可以降低X线量子噪声干扰，减少噪声的影响。CT的噪声，主要来源于X线光子密度在时间和空间的随机变化，称这种噪声为量子噪声。这些噪声随机不均匀分布在图像上的表现，统称为图像噪声。噪声的存在使得匀质物体的CT图像上各像素点的CT值各不相同，由CT值的统计涨落表现出来。国家标准对均匀度的定义是：在扫描野中，匀质体各局部在CT图像上显示出CT值的一致性。每月都要对CT像的均匀度做检测。不仅收图像噪声的影响，还受X线束硬化影响。----校正硬化CT的质保321.机房环境：CT机房的温度和湿度应控制在说明书规定的范围内，并注意通风换气。一般来说,CT机房的湿度控制在45%~60%为宜,温度应保持在18~22C。(1)温度保持:在外界温度小于0C或大于35°C的情况下，建议晚间不要关闭空调。每天开机准备扫描之前，应首先使室温保持在规定范围内半小时以上。(2)湿度保持:在外界湿度较大时，建议晚间不要关闭除湿机。开机前如果湿度过大，建议先开除湿机，使湿度在允许的范围内半小时以上时，再开机扫描。如果相对湿度低于30%，建议使用加湿器或使用室内蓄水池蓄水，使湿度达到要求后，再开机扫描。如果湿度过大或过小,将导致图像伪影或质量下降，甚至损坏设备。CT的日常维护332.清洁消毒：保持机房和各装置的干净卫生，避免灰尘和有害气体侵袭，是日常维护的重要内容。(1)地面清洁:工作人员进出机房应换穿专用拖鞋防止外界灰尘或砂土带人机房。每天清洁地面时，应尽量在关机情况下进行，应使用真空吸尘器,清洁时不要扬起灰尘。在需要使用水或液体清洁剂时，不要使液体溅人机器内部。扫描架下面的地面应定期清理并注意有无泄漏物。(2)床垫消毒:与患者接触的应用部分，如扫描床的床垫，每次使用后应用90%的酒精或消毒剂擦洗消毒，每次应最少擦洗三遍，擦洗时擦洗液不得溅入设备内部。(3)清扫浮尘:对操作台、扫描架、扫描床、电源柜(电源分配单元)的表面，每天早上开机前或下班关机后要清扫浮尘。如有污渍，可用干净软布蘸少量中性清洁剂擦拭，不可使用任何类型的砂纸、研磨粉和酒精、苯等溶剂，切不可使用强酸性或强碱性的清洁剂。擦拭时不可让清洁剂渗入机内。CT的日常维护343.操作台：操作台上放置有显示器、键盘、鼠标等人机对话装置，台内有计算机、各种接口等。操作时不要抽烟，更不可将茶水放在操作台上。(1)显示器:显示器屏幕如有污迹，可用干净软布轻轻擦拭。不可用圆珠或螺丝刀等尖锐的物体去摩擦、触摸或敲打屏幕表面。如显示器外壳有污迹，可用软布沾少量中性清洁剂擦拭，切不可让清洁剂渗人显示器内。(2)键盘鼠标:键盘可用软布清洁，不要将水或其他液体溅人键盘内。鼠标可定期(每周)打开轨迹球，清理内部的脏物。4.电缆线:铺设在室内的电缆应定期检查，如果是电缆沟，应注意鼠害。应定期检查各装置间的电缆线外观，定期检测接地电阻，发现异常应及时处理。CT的日常维护355.X线管：CT中最昂贵的易耗部件之一，科学合理的扫描计划对延长X线管使用寿命十分重要。(1)合理控制曝光条件:根据患者的年龄、胖瘦和扫描部分，精确设定最佳扫描条件，可减少无谓的x线管损耗。在保证扫描图像符合诊断要求的条件下，应尽量地降低扫描条件，尽量选择小毫安长时间曝光，尽量使用“smartscan"功能。(2)控制定位像(scoutview)长度:合理摆放患者体位并精确确定扫描范围,尽量缩短非检查部位的曝光。避免拉大网，捕小鱼。(3)减少旋转阳极和灯丝的空耗:当扫描程序处于就绪状态，X线管阳极已处于高速运转状态灯丝已加热到曝光所需的温度.故应立即进行曝光扫描。若不及时曝光，将会加大X线管的空耗。(4)合理安排患者顺序和控制连续扫描的人数:根据预约患者的不同扫描部位，将需大剂量曝光的患者与小剂量曝光的患者进行间插安排;控制连续扫描的人数，尽量避免过多患者高剂量集中连续扫描。经常注意检查在进行多个患者扫描以后的X线管管套温度，当管套温度过高时,应停止扫描进行冷却，并且适当延长每个患者之间的等待时间。让X线管不有充分的间歇冷却时间。CT的日常维护366.特殊处理(1)特殊患者:在CT检查过程中，常会遇到很多特殊的情况，如患者在扫描过程中出现呕吐、流血等，遇此情况应立即处理，防止污渍进人机内。如果已经进人，应及时关闭扫描架电源，打开扫描架的前罩，进行内部清理，防止机器短路。(2)运行异常:在扫描过程中应密切注意机器运行情况，当出现异常和报错提示时，如图像质量突变、声音异常、管套漏油、高压打火、球管过热等，应及时停止扫描，查明原因,消除隐患，否则会引发更大的故障。CT的日常维护371.旋转轴承：每使用6个月应给扫描架内旋转轴承添加一次润滑脂，每次添加量根据使用的频度不同而不同。日平均检查大于20人次的，则每次加润滑脂不超过200g,小于10人次的，则不超过100g。严禁使用添加二硫化钼的润滑脂。2.螺丝紧固件：根据需要打开扫描架外罩，在保证断电的情况下检查各螺丝是否松动，各接口的接插件是否牢靠，线扣及线托是否脱落，如发现异常应加以紧固。3.主旋转同步带：每隔3个月应检查扫描架内的旋转同步带松紧度。用约5kg的力度压同步带，其弧度应在(14士0.5)mm的范围内，否则应调整其张紧程度。4.扫描床：为减轻扫描床机械系统的磨损，延长其使用寿命，需定期进行保养，添加润滑脂。扫描床采用的润滑脂可与旋转轴承的润滑脂一致。CT的定期保养38CT的定期保养39CT的定期保养

CT设备螺旋CT42一、螺旋CT（Spiral

CT）X线球管围绕被检查物体匀速旋转，同时该物体匀速前进。由于X线在被检测物体上的轨迹为螺旋曲线，故称螺旋CT。螺旋CT43普通CT普通CT：因扫描时间长，整个扫描过程是分层进行的，存在着片间隔，重建后的图像粗糙、失真。螺旋CT44螺旋CT螺旋CT：因整个扫描过程是快速、连续的薄层扫描，重建后的图像质量高、无失真现象。螺旋CT45螺旋CT扫描的要求

1.X线球管：大毫安、高热容量、高散热率。2.探测器：多拍固体探测器，性能要求更高更多。3.计算机：计算速度快、内存大、容量大。4.扫描架：机架内的旋转架依靠滑环技术能匀速单方向连续旋转5.扫描床：床同步匀速直线运动，稳定性和定位精度高。6.功能软件：图像重建时防止运动伪影和层面错位，重建时选用螺旋插值算法。螺旋CT46非螺旋CT与螺旋CT扫描方式的比较螺旋CT扫描采用的滑环技术，去除了X线球管与机架之间的电缆连接的束缚，使得球管、探测器系统可以单向连续旋转，每旋转360°的扫描时间可以缩短到1秒或亚秒，明显提高了扫描速度和检查效率。更主要的是在连续扫描的同时，检查床也单向匀速移动，使得整个扫描的轨迹类似螺旋管，它所采集的数据是某一检查器官或部位连续的扫描数据，即容积数据，因此也称这种扫描方式为容积扫描。螺旋CT47普通CT常规CT机X线管供电及信号的传递由电缆完成在机架旋转过程中，存在缠扰问题。不能单一方向无限制旋转。螺旋CT48螺旋CT通过嵌在机架旋转上的滑环和固定在机架上的电刷来进行电流和数据的传输，使机架作单向的连续旋转。滑环技术的重大贡献是解决了CT机架旋转部分与静止部分的馈电和信号传递方式问题，可以实现X线球管连续旋转和曝光。滑环技术

49滑环滑环技术

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滑环有三部分组成：①传送设备操作与控制信号的低压环；②供应X线球管与变压器电源的高压环；③探测器传送数据的数据环。依照高压环上的电压不同，又可以分为低压滑环与高压滑环两种。滑环技术

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低压滑环是指通过滑环技术对CT扫描机架以低电压馈电的方式，它由外界将数百伏的直流电输入到扫描机架内，电压较低，容易实现良好的绝缘，数据传输性能稳定。其主要缺点是容易产生电弧问题（由焊接电源供给的，在两极间产生强烈而持久的气体放电现象—叫电弧。），因此要求碳刷与滑环接触电阻非常小，滑环常采用电阻率非常低的材料制作而成。由于低压滑环的高压发生器是安装在机座旋转架上的，因此要求发生器的体积小、重量轻、功率大，一般普遍采用中高频逆变技术，它是滑环技术的关键。由于低压滑环对绝缘要求不高，而且安全、稳定、可靠，因此被大多数CT厂家所采用。滑环技术

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高压滑环是利用滑环技术将高压电馈入机架内以供给X线球管产生X射线。旋转的高压滑环安装在充满绝缘或惰性气体内，高压发生器产生120kV至140kV的电压，经滑环进入机座内的旋转架上。其优点是可以使高压发生器外置，一方面不增加旋转机架的重量，也不必担心滑环因触点电流而引起的温度升高问题，扫描的速度也比低压滑环要快；另一方面，高压发生器不受体积重要的限制，可使发生器功率做的很大。高压滑环的缺点是容易引起机架的旋转部件和静止部件及接触臂、电刷之间的高压放电，由此引发高压噪声，影响数据采集。目前的螺旋CT很少采用高压滑环技术。滑环技术

53高压滑环

把产生球管高压的高压发生器放在机架外部，通过电刷和滑环传输的是高压电。优点：对高压发生器要求低，缺点：⑴.吸附灰尘，影响电刷和滑环的保养⑵.高压易打火灼伤滑环，影响使用寿命⑶.安全问题低压滑环将高压发生器放到机架上，滑环上通过低压大电流。在机架上完成高压的产生。优点：⑴.相对高压滑环，易于保养⑵.滑环上通过的是低压，不打火，延长滑环的寿命⑶.安全性提高缺点:对高压发生器的要求提高，要体积小，重量轻。滑环技术

54螺旋CT的图像重建技术与应用

多平面重建（multi-plannerreconstruction，MPR）是指在任意平面对螺旋CT扫描的容积资料进行多个平面分层重组，形成冠状、矢状、斜面及曲面等任意平面的图像。多平面重建方法适用于全身各个部位。A为盆腔CT扫描的矢状面重建；B为右肺肿瘤（横断面）；C为右肺肿瘤矢状面重建螺旋CT的应用

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三维重建（3-dimensionalreconstruction）是将螺旋CT扫描的容积数据在工作站3D重建软件的支持下合成三维图像，并可进行360°实时旋转，以便从不同的角度观察病灶。主要应用于颅面部及骨骼系统，以观察颅底骨质、颌面部、脊柱小关节、复合关节、骨盆等部位的骨折或畸形。

A为SSD重建显示右面部血管畸形；B为同一病人的右侧面观螺旋CT的应用

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最大密度投影（maximumintensityprojection，MIP）是将经线所通过的螺旋CT扫描容积组织或物体中的每个像素的最大强度值进行投影，反映的是组织结构密度的差异，故对比度很高。A为MIP重建显示左输尿管下端结石及梗阻；B为同一病人的3D重建图像。螺旋CT的应用

57最小密度投影（minimumintensityprojection，MinIP）是利用螺旋CT容积数据中在视线方向上密度最小的像元值进行投影成像的技术。该技术方法主要应用于气道的显示，如气管支气管、喉部等，有时也用于肝脏增强后肝内扩张胆管的显示。A为MinIP显示正常支气管树；B为复发性多软骨炎，显示气道狭窄螺旋CT的应用

58表面遮盖显示技术（shadedsurfacedisplay，SSD），按照表面数学模式进行处理，将超过预设的CT阈值的相邻像素连接而重组成图像。该技术主要应用于骨骼系统，如颅面部、骨盆和脊柱等解剖结构复杂的部位，其空间立体感较强，解剖关系清晰，有利于病灶的定位。CT血管造影（CTangiography，CTA）是指静脉注射对比剂后，在循环血液中及靶血管内对比剂浓度达到最高峰的时间内，进行螺旋CT容积扫描，经过计算机软件最终重建出靶血管数字化的立体影像。A为CTA显示肺静脉血管与心脏；B为脑血管CTA；C为颈动脉CTA显示软斑块螺旋CT的应用

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CT仿真内窥镜技术（CTvirturalendoscopy，CTVE）是螺旋CT容积扫描和计算机仿真技术相结合的产物，它是利用计算机相应的软件功能，将CT容积扫描获得的图像数据进行后处理，重建出空腔器官表观立体的图像，类似纤维内窥镜所见。A为结肠CTVE显示结肠息肉；B为支气管CTVE显示左下肺支气管闭塞螺旋CT的应用

60MSCT与单层螺旋CT主要的区别是探测器的结构不同。如前所述，单层螺旋CT的层厚由准直器决定，而多层螺旋CT的层厚由探测器的宽度及其组合而决定。在非螺旋CT扫描中，X射线束完全是一个垂直的平面，图像的重建过程可以直接采用投影的数据，不需要做任何的修正；多层螺旋CT（尤其是4排以上者）由于探测器排数的增宽，使得X射线呈锥形束，在扫描过程中，X线球管在X、Y平面上运行，而病人是在Z轴方向上移动，两者的同时运动所采集到的数据实际上是一个螺旋状的扫描数据段，对于横断面图像重建来说，不能直接采用某一个断面的投影数据，必须先采集重建层面邻近数据的内插，然后才能按照非螺旋CT扫描图像重建的方法重建出横断面图像。多排螺旋CT61MSCT的发展十分迅速，医疗市场的CT机型已经由几年前的4排、8排为主，发展到现在的16排、64排为主要产品的现状。目前许多中级以上的医院在考虑MSCT的购置时均首先定位于16排CT，甚至考虑64排CT，后者机型在短短的两年时间国内装机已超过20台。以下分别以4排、16排CT机为例简要介绍其技术特点。

4排螺旋CT：从探测器设计结构上一般有三种类型：一种是Toshiba公司的混合型结构，一种是GE公司的对称型结构，另一种是Siemens/Philips的非对称型结构。目前已经趋向于更多采用混合型结构，即中央探测器窄，两侧探测器宽，后者比前者宽1倍。多排螺旋CT62

16排螺旋CT：目前，各公司的16排螺旋CT的探测器已经全部改变为混合式排列结构，以达到薄层扫描与大范围扫描两者的有机结合。其特点包括：①薄层扫描能力更强（均达到亚毫米扫描，0.5/0.625/0.75mm）；②扫描速度更快（最短可达到0.4S,速度比原来提高了20%）,使得MSCT成像技术在心脏领域的应用更加如鱼得水。当然,目前的64排CT在冠状动脉及其他小血管的成像方面显示出更强的优势，并且操作更加容易和常规化。③软件功能更加丰富和强大，比如CT灌注成像技术的进一步成熟与应用，使得CT的诊断由过去传统的解剖形态诊断步入了一个集形态与功能于一体的新时代。多排螺旋CT63注意区分：多排与多层排数不等同于

层数排数：探测器的排数层数：一次曝光出现的图像层数排数≥层数GELightSpeed24排探测器16层面

PHILIPSBrilliance 52排探测器40层面

SIEMENSSensation24排探测器16层面多排螺旋CT

CT设备螺旋CT66一、螺旋CT（Spiral

CT）X线球管围绕被检查物体匀速旋转，同时该物体匀速前进。由于X线在被检测物体上的轨迹为螺旋曲线，故称螺旋CT。螺旋CT67普通CT普通CT：因扫描时间长，整个扫描过程是分层进行的，存在着片间隔，重建后的图像粗糙、失真。螺旋CT68螺旋CT螺旋CT：因整个扫描过程是快速、连续的薄层扫描，重建后的图像质量高、无失真现象。螺旋CT69螺旋CT扫描的要求

1.X线球管：大毫安、高热容量、高散热率。2.探测器：多拍固体探测器，性能要求更高更多。3.计算机：计算速度快、内存大、容量大。4.扫描架：机架内的旋转架依靠滑环技术能匀速单方向连续旋转5.扫描床：床同步匀速直线运动，稳定性和定位精度高。6.功能软件：图像重建时防止运动伪影和层面错位，重建时选用螺旋插值算法。螺旋CT70非螺旋CT与螺旋CT扫描方式的比较螺旋CT扫描采用的滑环技术，去除了X线球管与机架之间的电缆连接的束缚，使得球管、探测器系统可以单向连续旋转，每旋转360°的扫描时间可以缩短到1秒或亚秒，明显提高了扫描速度和检查效率。更主要的是在连续扫描的同时，检查床也单向匀速移动，使得整个扫描的轨迹类似螺旋管，它所采集的数据是某一检查器官或部位连续的扫描数据，即容积数据，因此也称这种扫描方式为容积扫描。螺旋CT71普通CT常规CT机X线管供电及信号的传递由电缆完成在机架旋转过程中，存在缠扰问题。不能单一方向无限制旋转。螺旋CT72螺旋CT通过嵌在机架旋转上的滑环和固定在机架上的电刷来进行电流和数据的传输，使机架作单向的连续旋转。滑环技术的重大贡献是解决了CT机架旋转部分与静止部分的馈电和信号传递方式问题，可以实现X线球管连续旋转和曝光。滑环技术

73滑环滑环技术

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滑环有三部分组成：①传送设备操作与控制信号的低压环；②供应X线球管与变压器电源的高压环；③探测器传送数据的数据环。依照高压环上的电压不同，又可以分为低压滑环与高压滑环两种。滑环技术

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低压滑环是指通过滑环技术对CT扫描机架以低电压馈电的方式，它由外界将数百伏的直流电输入到扫描机架内，电压较低，容易实现良好的绝缘，数据传输性能稳定。其主要缺点是容易产生电弧问题（由焊接电源供给的，在两极间产生强烈而持久的气体放电现象—叫电弧。），因此要求碳刷与滑环接触电阻非常小，滑环常采用电阻率非常低的材料制作而成。由于低压滑环的高压发生器是安装在机座旋转架上的，因此要求发生器的体积小、重量轻、功率大，一般普遍采用中高频逆变技术，它是滑环技术的关键。由于低压滑环对绝缘要求不高，而且安全、稳定、可靠，因此被大多数CT厂家所采用。滑环技术

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高压滑环是利用滑环技术将高压电馈入机架内以供给X线球管产生X射线。旋转的高压滑环安装在充满绝缘或惰性气体内，高压发生器产生120kV至140kV的电压，经滑环进入机座内的旋转架上。其优点是可以使高压发生器外置，一方面不增加旋转机架的重量，也不必担心滑环因触点电流而引起的温度升高问题，扫描的速度也比低压滑环要快；另一方面，高压发生器不受体积重要的限制，可使发生器功率做的很大。高压滑环的缺点是容易引起机架的旋转部件和静止部件及接触臂、电刷之间的高压放电，由此引发高压噪声，影响数据采集。目前的螺旋CT很少采用高压滑环技术。滑环技术

77高压滑环

把产生球管高压的高压发生器放在机架外部，通过电刷和滑环传输的是高压电。优点：对高压发生器要求低，缺点：⑴.吸附灰尘，影响电刷和滑环的保养⑵.高压易打火灼伤滑环，影响使用寿命⑶.安全问题低压滑环将高压发生器放到机架上，滑环上通过低压大电流。在机架上完成高压的产生。优点：⑴.相对高压滑环，易于保养⑵.滑环上通过的是低压，不打火，延长滑环的寿命⑶.安全性提高缺点:对高压发生器的要求提高，要体积小，重量轻。滑环技术

78螺旋CT的图像重建技术与应用

多平面重建（multi-plannerreconstruction，MPR）是指在任意平面对螺旋CT扫描的容积资料进行多个平面分层重组，形成冠状、矢状、斜面及曲面等任意平面的图像。多平面重建方法适用于全身各个部位。A为盆腔CT扫描的矢状面重建；B为右肺肿瘤（横断面）；C为右肺肿瘤矢状面重建螺旋CT的应用

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三维重建（3-dimensionalreconstruction）是将螺旋CT扫描的容积数据在工作站3D重建软件的支持下合成三维图像，并可进行360°实时旋转，以便从不同的角度观察病灶。主要应用于颅面部及骨骼系统，以观察颅底骨质、颌面部、脊柱小关节、复合关节、骨盆等部位的骨折或畸形。

A为SSD重建显示右面部血管畸形；B为同一病人的右侧面观螺旋CT的应用

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最大密度投影（maximumintensityprojection，MIP）是将经线所通过的螺旋CT扫描容积组织或物体中的每个像素的最大强度值进行投影，反映的是组织结构密度的差异，故对比度很高。A为MIP重建显示左输尿管下端结石及梗阻；B为同一病人的3D重建图像。螺旋CT的应用

81最小密度投影（minimumintensityprojection，MinIP）是利用螺旋CT容积数据中在视线方向上密度最小的像元值进行投影成像的技术。该技术方法主要应用于气道的显示，如气管支气管、喉部等，有时也用于肝脏增强后肝内扩张胆管的显示。A为MinIP显示正常支气管树；B为复发性多软骨炎，显示气道狭窄螺旋CT的应用

82表面遮盖显示技术（shadedsurfacedisplay，SSD），按照表面数学模式进行处理，将超过预设的CT阈值的相邻像素连接而重组成图像。该技术主要应用于骨骼系统，如颅面部、骨盆和脊柱等解剖结构复杂的部位，其空间立体感较强，解剖关系清晰，有利于病灶的定位。CT血管造影（CTangiography，CTA）是指静脉注射对比剂后，在循环血液中及靶血管内对比剂浓度达到最高峰的时间内，进行螺旋CT容积扫描，经过计算机软件最终重建出靶血管数字化的立体影像。A为CTA显示肺静脉血管与心脏；B为脑血管CTA；C为颈动脉CTA显示软斑块螺旋CT的应用

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CT仿真内窥镜技术（CTvirturalendoscopy，CTVE）是螺旋CT容积扫描和计算机仿真技术相结合的产物，它是利用计算机相应的软件功能，将CT容积扫描获得的图像数据进行后处理，重建出空腔器官表观立体的图像，类似纤维内窥镜所见。A为结肠CTVE显示结肠息肉；B为支气管CTVE显示左下肺支气管闭塞螺旋CT的应用

84MSCT与单层螺旋CT主要的区别是探测器的结构不同。如前所述，单层螺旋CT的层厚由准直器决定，而多层螺旋CT的层厚由探测器的宽度及其组合而决定。在非螺旋CT扫描中，X射线束完全是一个垂直的平面，图像的重建过程可以直接采用投影的数据，不需要做任何的修正；多层螺旋CT（尤其是4排以上者）由于探测器排数的增宽，使得X射线呈锥形束，在扫描过程中，X线球管在X、Y平面上运行，而病人是在Z轴方向上移动，两者的同时运动所采集到的数据实际上是一个螺旋状的扫描数据段，对于横断面图像重建来说，不能直接采用某一个断面的投影数据，必须先采集重建层面邻近数据的内插，然后才能按照非螺旋CT扫描图像重建的方法重建出横断面图像。多排螺旋CT85MSCT的发展十分迅速，医疗市场的CT机型已经由几年前的4排、8排为主，发展到现在的16排、64排为主要产品的现状。目前许多中级以上的医院在考虑MSCT的购置时均首先定位于16排CT，甚至考虑64排CT，后者机型在短短的两年时间国内装机已超过20台。以下分别以4排、16排CT机为例简要介绍其技术特点。

4排螺旋CT：从探测器设计结构上一般有三种类型：一种是Toshiba公司的混合型结构，一种是GE公司的对称型结构，另一种是Siemens/Philips的非对称型结构。目前已经趋向于更多采用混合型结构，即中央探测器窄，两侧探测器宽，后者比前者宽1倍。多排螺旋CT86

16排螺旋CT：目前，各公司的16排螺旋CT的探测器已经全部改变为混合式排列结构，以达到薄层扫描与大范围扫描两者的有机结合。其特点包括：①薄层扫描能力更强（均达到亚毫米扫描，0.5/0.625/0.75mm）；②扫描速度更快（最短可达到0.4S,速度比原来提高了20%）,使得MSCT成像技术在心脏领域的应用更加如鱼得水。当然,目前的64排CT在冠状动脉及其他小血管的成像方面显示出更强的优势，并且操作更加容易和常规化。③软件功能更加丰富和强大，比如CT灌注成像技术的进一步成熟与应用，使得CT的诊断由过去传统的解剖形态诊断步入了一个集形态与功能于一体的新时代。多排螺旋CT87注意区分：多排与多层排数不等同于

层数排数：探测器的排数层数：一次曝光出现的图像层数排数≥层数GELightSpeed24排探测器16层面

PHILIPSBrilliance 52排探测器40层面

SIEMENSSensation24排探测器16层面多排螺旋CT88CT影像设备可应用于许多领域，如：应用在工业上可以进行无损检测；应用在农业上可以测量树木的年轮、虫蛀或含水情况；应用在地球物理方面可以进行地球资源的勘探、地震的预测以及地质结构的确定等。在医学上，目前的CT影像设备几乎可以应用于人体各个部位的检查，在临床疾病的诊断和治疗中发挥越来越重要的作用。CT的参数指标891.CT值：是CT图像中各种组织与X线吸收系数（μ值）相当的对应值，它是从人体组织器官的μ值换算出来的。CT值=(μ-μw)/μw•a，其中μ和μw分别为受检物和水的吸收系数（骨皮质吸收系数为2.0，空气吸收系数为0，水的吸收系数为1.0），a为分度因数。一般将人体组织CT值划分为2000个单位（HU），最上界为骨+1000HU，最下界为空气-1000Hu，水的理想CT值为0。CT值不是绝对不变的数值，与X线管电压、CT设备、扫描层厚等因素有关。CT值有助于大致判断组织类型，从而有助于提示疾病的诊断。CT的参数指标902.X线球管的热容量与散热率热容量的单位MHU，X线球管的热容量越大，表示可承受的工作电流越大，连续工作的时间也越长；散热率的单位是kHU，散热率越高，说明X线球管的性能越好。如：TOSHIBA公司的Aquilion16排MSCT的X线球管热容量达到7.5MHU，散热率达到1386KHU/min；而GE公司的64排LightSpeedVCT的X线球管热容量达到8.0MHU,散热率超过2100KHU/min。CT的参数指标913.探测器的数量探测器是位于X线球管和计算机系统之间重要的数据检测部件。一般来说，探测器的数量越多，采集到的扫描数据就越多，可提高X射线的利用率，相应的缩短扫描时间和提高图像的质量。比如GE公司LightSpeed16排MSCT的探测器系统共有24排矩阵式探测器组合，每排有912个稀土陶瓷探测器，共有21，888个探测器。CT的参数指标924.扫描时间、重建时间和周期时间

CT扫描时间是指X线球管以一定的层厚围绕人体旋转扫描一周（360°）所需要的时间。扫描时间取决于X线球管旋转的速度与能力，以往的CT扫描时间为1s、2s、3s或更长，现在已实现了亚秒扫描。如GE公司LightSpeedPlus16排CT的扫描时间为0.5s；

Philips公司的Brilliance16排CT最短扫描时间可达0.42s；扫描时间的缩短可以减少病人的检查时间，提高单位时间内病人的检查量，还能减少不配合病人的运动伪影等。CT的参数指标934.扫描时间、重建时间和周期时间重建时间是指计算机的阵列处理器将CT扫描的原始数据重建成图像所需要的时间。目前，由于计算机功能的异常强大,CT图像的重建速度有了大幅度提升，如先进的16排MSCT能够在1秒重建出12幅512×512的图像。

图像扫描与重建时间7分钟图像扫描与重建时间＜7秒CT的参数指标944.扫描时间、重建时间和周期时间周期时间是指从CT扫描开始、图像的重建、直到图像的显示这一全过程所需要的时间，一般来说，周期时间是扫描时间与重建时间的总和。最大连续扫描时间是指螺旋CT扫描时的X线球管连续、不间断曝光时间的长短。该时间的长短不仅与X线球管的热容量和散热率因素有关，还与DAS数据采集的速度、计算机的处理能力等因素有关。目前的多层螺旋CT最大的连续扫描时间可以超过100秒。CT的参数指标955.矩阵

矩阵（matrix）是数字图像的格式，矩阵的大小直接决定了CT图像像素的大小与分辨率，矩阵与像素大小的关系：

像素（mm）=扫描野（FOV）mm/矩阵。矩阵包括重建矩阵和显示矩阵。早期CT机的矩阵较小，一般为256×256，320×320等；目前的CT机的矩阵增加到512×512，1024×1024；还有的CT机的重建矩阵为512×512，而显示矩阵为1024×1024，对于显示的CT图像而言，其矩阵的大小不能小于重建矩阵。CT的参数指标966.高对比度分辨力高对比度分辨力（highcontrastresolution）也称空间分辨力（spatialresolution）是指在CT图像中可辨认的相邻物体空间几何尺寸的最小限度，即对影像细微结构的分辨能力。高对比度分辨力有两种表示方法，即每厘米包含多少线对数（Lp/cm）或毫米线径（mm）。以往的CT机的高对比度分辨力一般在10Lp/cm左右，目前的最先进的多层螺旋CT机分辨力可达到24Lp/cm或更高。CT的参数指标977.低对比度分辨力

低对比度分辨力（lowcontrastresolution）又称密度分辨力（densityresolution）是指在低对比情况下，图像中能够区分物体密度的微小差别的能力，用百分数（%）表示。影响因素有探测器灵敏度和采集层厚等。

CT图像的密度分辨力明显高于X线图像，一般比X线图像高10～20倍，这是CT机性能的标志性优点之一。8.时间分辨率时间分辨率（temporalresolution）是指影像设备在单位时间内采集图像的帧数。该性能指标与CT机对每帧图像的采集时间、重建时间以及连续成像的能力有关。CT的参数指标989.窗口技术：人体组织的CT值范围是2000个单位，人体的CT图像实际上是用2000个灰度值表示的、层次非常丰富，而人眼一般仅能分辨出16个灰度等级。若将2000个灰度等级划分为16个灰阶，则每个灰阶所能分辨的CT值为2000／16=125HU，也就是说，当相邻的两种组织的CT值相差125HU时，人眼才能将两者区分出来。为了显示组织结构的细节和反映准确的密度差值，就必须使用窗口技术窗位（windowlevel）是指观察某一组织结构细节时，以该组织的CT值为中心进行观察。如脑组织的CT值大约为35HU，则窗位选择为35HU，窗宽常用100HU。窗宽（windowwidth）是指显示图像所包含的CT值范围，在此范围内的组织结构按密度的高低从白到黑分为16个灰度等级进行观察分析。调节窗宽主要影响对比度，窗宽大则图像层次多，组织对比少，反之亦然。CT的参数指标9910.螺旋CT扫描中的参数与概念螺距（pitch）：是指X线球管扫描旋转一周检查床运行的距离与射线束宽度的比值，当螺距等于1时，说明扫描旋转一周检查床移动的距离与X线射线束的宽度相等。一般来说，增加螺距可以提高扫描的速度，缩短扫描的时间，但是图像的质量会有所下降。当螺距等于零时与非螺旋CT的扫描相同。重建间隔：是指被重建的相邻两个层面横断面之间长轴方向的距离。通过采用不同的重建间隔，可以确定被重建图像的层面重叠程度；另外重建间隔与被重建图像的质量也有直接关系，当重建间隔增大时图像的质量得以改善。CT的参数指标10010.螺旋CT扫描中的参数与概念回顾性重建：螺旋CT扫描的一个重要特性就是可以回顾性重建，即先收集螺旋扫描的原始数据，然后可以脱离螺距在任何位置上对图像进行体层重建。成像范围：即CT扫描一次采集中成像的第一层面中点与成像的最后一层面中点之间的距离。仿真模型：按照人体密度而做成的各种各样的模型，用来测定CT机的性能。常见的有水芯模型和有机玻璃模型。水芯模型：CT值为0；有机模型：CT值为1000；主要用来校正CT值。检验其是否存在偏差。扫描时间:X线球管旋转一周所需的时间。CT的参数指标10110.螺旋CT扫描中的参数与概念回顾性重建：螺旋CT扫描的一个重要特性就是可以回顾性重建，即先收集螺旋扫描的原始数据，然后可以脱离螺距在任何位置上对图像进行体层重建。成像范围：即CT扫描一次采集中成像的第一层面中点与成像的最后一层面中点之间的距离。CT的参数指标102从第一代CT到目前，已经出现的64排探测器CT，CT的发展可谓日新月异。其发展过程为：球管容量越来越大0.75～8M

探测器阵列越来越多单排～64排扫描速度越来越快hours~seconds

软件技术越来越多样化CT的发展103（1）CT扫描速度的提升（2）图像处理技术的提升：MSCT的灌注（CTperfusion）成像技术也得到进一步的发展和成熟，它是指在CT扫描中，静脉注射对比剂的同时，对选定的层面进行连续多次扫描，以获得该层面内每一像素的时间-密度曲线（timedensitycurve，TDC），根据该曲线利用不同的数学模型计算出反映组织灌注状态的几个参数，以此来评价组织器官的灌注状态。右下肺癌CT灌注。A为原始灌注图；B为BV功能彩图；C为PS功能彩图CT的发展104（3)图像融合技术与机器嫁接技术的发展PET-CT机及CT图像与PET图像融合在肺癌穿刺活检定向中的应用。CT的发展105CT的发展106宏观应用方面：阵列CT

采用探测器阵列，一次扫描即完成所需扫描，时间短，速度快，信息量大，可进行任意位置的重建分析。微观应用方面：

显微CT

进一步提高CT扫描的分辨率，使其达到细胞组织结构的层面，满足病理诊断的要求。CT的发展107质量保证QA：目的是使CT设备达到最佳的性能状态，获取最高质量的图使用以进行诊断，以及最大限度减少对受检者的辐射剂量。CT质量保证通过对CT各项性能指标的利评价及对检测的間期性实施以控制性能参数长期处于良好状态来实现。国家标准《X线计算机体层摄影装置量保证检测规范》(CB17589-2011）和《X线计算机体层摄影放射防护要求》(CBZ165-2012)，对CT的设备性能和辐射防护两方面进行了相应的要求CT剂量指数、分辨率、噪声、均匀性等是CT质保证最主要的参数CT的质保108CT剂量指数（CTdoseindex,CTDI）是评价CT成像对被测人体、陪护人员、操作人员的辐射影响，以及CT成像对环境影响的重要指标参数定义沿着标准横断面中心轴线从﹣50mm到＋50mm对剂量剖面曲线的积分，除以标称层厚和单次扫描产生体层数N的乘积：CT的质保109加权CT剂量指数（CTDIw）容积CT剂量指数（CTDIvol）剂量长度积（DLP）CT的质保110密度分辨率（低对比度分辨率）：当细节与背景之间具有低对比度时，将一定大小的细节从背景中鉴别出来的能力。测量低对比度分辨率的测试模体一般采用有机玻璃制成，其模体上钻有不同直径、不同深度的孔，内充低密度溶液，以密度差（%）和孔径（mm）来表示。CT的质保111空间分辨率（高对比度分辨率）：CT图像在高对比度条件下分辨网个距离很近的微小组织或病灶的能力。检测方法之一是选用条带测试模体，这种测试模体条纹处与条纹间隙处对X线吸收有显著差异，并且随着条纹宽度变小，在单位长度(cm）内条纹对数越多。CT设备能区别的最小条带尺寸（通常单位取mm)，即为该设备的空间分辨率。CT的质保112噪声：在CT成像系统中，扫描均匀材料的物体，在特定ROI中观察其CT值，就会发现ROI内的CT值并不是一个固定值，而是围绕着某一平均值上下随机分布的，这种随机分布就是由噪声所致。可以用ROI中CT值的标准偏差来描述噪声的大小，定义为CT的质保113图像噪声与分辨率：在CT图像重建中，使用各种不同类刑的卷积滤波器和图像重建算法，产生不同的图像质量。根据实际需要，平衡图像分辨率与噪声之间关系。

当卷积滤波选择平滑滤波器时．使噪声降低，空间分辨率也同样降低，但改善了图像对比度分辨率；可利用这种滤波器对软组织中面积较大的低对比度区域进行图像处理。选择一种边缘增強滤波器时能使被扫描兴趣区域的细节清晰，改善了空间分辨率，但由于它对被测信号具有微分作用，因此使噪声信号增强，降低了对比度分辨率，这种滤波器可以使骨质结构的细节清晰显示。CT的质保