最全的医学成像原理课件-第5章 计算机X线体层成像.ppt

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1、第五章计算机X线体层成像主要内容第一节概述第二节CT成像原理第三节数据采集与扫描方式第四节CT图像重建第五节CT图像处理第六节CT图像质量第一节概述1971年9月英国工程师豪斯费尔德（G.N.Hounsfield）研制出第一台CT并与放射线医生一起获得第一幅头部的CT图像。1974年全身CT成像装置研制成功。1989年在滑环技术的基础上，螺旋CT问世，由传统二维采样的扫描模式进展为三维采样。1992年研制成功双层螺旋CT，开创了多层螺旋扫描的先河。1998年多层面CT的诞生，使得X线管围绕人体旋转一圈能同时获得多幅断面图

2、像。2004年推出的64排螺旋CT（容积CT），开创了容积数据成像的新纪元。2005年双源CT（DSCT）研制成功，通过两套X线管系统和两套检测器来采集数据，实现了单扇区的数据采集。CT成像比常规X线的影像学检查有优势：1．断面图像CT通过准直器的准直，可消除人体内组织、器官间的相互重叠影像，获得无层面外组织结构干扰的横断面图像，能准确地反映横断平面上组织、器官的解剖结构。2．密度分辨力高CT的准直器减少了散射线。此外，CT还利用软件对灰阶的控制，加大了人眼的观测范围。一般CT的密度分辨力比常规X线检查高20倍。3．可做

3、定量分析CT能够通过各种计算进行定量分析，如CT值、骨矿含量、心脏冠状动脉的钙化等测量，有助于临床诊断。4．可进行各种图像的后处理可借助各种图像处理软件，对病灶的形状及结构进行分析，获得高质量的三维图像和多平面图像。但CT也有其局限性和不足：1．空间分辨力不如常规X线成像目前，中档的CT机其极限分辨力约10LP/cm，而高档的CT机其极限分辨力约14LP/cm。2．对部分脏器的检查有局限性CT对于空腔性脏器如胃肠道的显示，由于其无规则的蠕动，还不能替代常规的X线检查。CT对于血管造影的图像质量不及DSA。3．目前不能实现

4、功能成像目前，CT图像主要反映的还是解剖学的结构，对于脏器功能和生化方面成像尚处于研究中。第二节CT成像原理一、CT机的基本构造CT机的基本结构是指CT机的硬件组成，主要包括扫描机架系统、计算机系统和外围设备。1．扫描机架系统扫描机架可根据检查的需要，进行正负25o的倾斜。扫描机架系统包括X线管、X线发生器、检测器、准直器和模/数转换器等。目前CT机使用的检测器分为固体和气体检测器。CT准直器分为：一是X线管端的准直器（前准直器）；二是检测器端的准直器（后准直器）。准直器的作用通过调节X线束的宽度减少被检者的X线剂量和散

5、射线，此外，还决定CT扫描的层厚。2．计算机系统计算机系统一般由主控计算机和阵列计算机两部分组成。主控计算机的作用：①控制和监视扫描过程，并将扫描数据送入存储器；②CT值的校正和输入数据的扩展；③与操作者对话并控制扫描等信息的传送；④图像重建的程序控制；⑤故障检修及分析。列阵处理机是在主控计算机的控制下进行图像重建等处理。3．外围设备包括检查床、操作台和图像存储和记录部分（硬盘、软盘、磁带机、光盘等）二、CT成像过程三、CT成像原理（一）CT图像相关概念1．体层2．体素3．CT值国际上对CT值的定义为：CT影像中每个像素

6、所对应的物质对X线线性平均衰减量大小。实际应用中，均以水的衰减系数作为基准，CT值定义为：人体被检组织的吸收系数μx与水的吸收系数μw的相对差值，即：式中：K是分度因数，常取为1000。CT值的单位为〝HU〞（HounsfieldUnit）。4．投影把投照受检体后出射的X线束强度I称为投影（projection），投影的数值称为投影值，投影值的分布称为投影函数。5．部分容积现象如果划分的体素内包含有几种不同的组织成分，则该体素的CT值应是所含各种成分的加权平均值。在这种情况下，平均CT值不能准确地与体素内任何一种组织成分

7、的密度相对应，这种现称为部分容积现象（partialvolumephenomenon）。（二）CT成像原理在X线穿透人体组织、器官时，由于人体组织、器官是由多种物质成分构成的，所以各点对X线的吸收系数是不同的。为了便于分析，将每个体素内物质的密度均匀，即为单质均匀密度体，用μ表示体素的吸收系数。吸收系数μ受X线波长、物质原子序数Z和密度ρ的影响。因此，必须对CT图像重建过程中的X线硬化效应要进行校正，减小由X线束硬化效应造成的CT图像不均匀性。第三节数据采集与扫描方式一、数据采集的基本原理、原则CT数据采集目的是获取重建

8、图像的原始数据。CT成像的数据采集是利用X线管和检测器等的同步扫描来完成的。（二）数据采集原则1．投影是X线束扫描位置的函数数据采集须按照被测体层平面的空间位置有规律地进行，图像重建过程也是按数据采集中确定好的空间位置来重建。2．扫描应毫无空隙的覆盖或局部的重叠在将被检测体层平面预先划分好各个体素后，X线束的扫描要通