2017計(jì)算機(jī)體層成像及臨床應(yīng)用_-CT總論

1、v 19171917年奧地利數(shù)學(xué)家年奧地利數(shù)學(xué)家RadonRadon得出得出“根據(jù)面投影到線并根據(jù)面投影到線并重建圖像的計(jì)算公式。為重建圖像的計(jì)算公式。為CTCT奠定數(shù)學(xué)根底。奠定數(shù)學(xué)根底。v 19631963年美國物理學(xué)家年美國物理學(xué)家CormackCormack發(fā)表文章發(fā)表文章“用線積分表用線積分表示一函數(shù)的方法及其在放射學(xué)上的應(yīng)用。為示一函數(shù)的方法及其在放射學(xué)上的應(yīng)用。為CTCT研研制提出物理設(shè)想。制提出物理設(shè)想。v 19671967年至年至19701970年英國工程師年英國工程師HounsfieldHounsfield研制成功世研制成功世界上第一臺界上第一臺CTCT掃描機(jī)。掃描機(jī)。v

2、19711971年年9 9月首臺月首臺CTCT機(jī)正式投入臨床。同年機(jī)正式投入臨床。同年1010月檢查了月檢查了第一例病人。第一例病人。19721972年取得了世界上第一張年取得了世界上第一張CTCT照片。照片。v HounsfieldHounsfield和和CormackCormack共同獲得共同獲得19791979年度諾貝爾生理年度諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 v 計(jì)算機(jī)體層攝影計(jì)算機(jī)體層攝影( Computed Tomography )( Computed Tomography )簡稱簡稱X X線線CTCT或或CT.CT.1 1、定義定義：利用：利用X X線束對人體選定層面進(jìn)行掃描，線束

3、對人體選定層面進(jìn)行掃描，取得信息，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理而獲得的重建圖像。取得信息，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理而獲得的重建圖像。2 2、過程過程：用：用X X線束穿過人體掃描部位，產(chǎn)生不同程度衰線束穿過人體掃描部位，產(chǎn)生不同程度衰減后，被探測器接收，變成電流信號，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換減后，被探測器接收，變成電流信號，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號進(jìn)行運(yùn)算，其結(jié)果經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器變成器變成數(shù)字信號進(jìn)行運(yùn)算，其結(jié)果經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器變成電流信號，再用不同的灰階形式顯示出來，形成圖像。電流信號，再用不同的灰階形式顯示出來，形成圖像。CT 如何工作如何工作?重建重建 & 后處理后處理X線衰減線衰減X線線 發(fā)生發(fā)生數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)獲取層厚層厚

4、X-rayX-ray通過準(zhǔn)直器穿透物體軸向?qū)用娴挠型ㄟ^準(zhǔn)直器穿透物體軸向?qū)用娴挠行Ш穸刃Ш穸? , 叫叫層厚層厚。它決定體素的高度。它決定體素的高度。體素體素：把層厚分成很小的體積：把層厚分成很小的體積單位稱體素。通常長和寬都為單位稱體素。通常長和寬都為1mm, 1mm, 與體積相對應(yīng)。高等于與體積相對應(yīng)。高等于層厚。層厚。像素像素：體素的大小在：體素的大小在CTCT圖像上圖像上的表現(xiàn)即為像素。是最小成像的表現(xiàn)即為像素。是最小成像單位。像素越多，圖像越清晰單位。像素越多，圖像越清晰體素與像素體素與像素在一個(gè)矩形面積內(nèi)，每行和每列的像素按掃描順在一個(gè)矩形面積內(nèi)，每行和每列的像素按掃描順序有序排列

5、，形成二維排列的數(shù)字方格，即圖像序有序排列，形成二維排列的數(shù)字方格，即圖像矩陣。矩陣。如如256256256256，512512512512。矩陣矩陣35 3639343331 34 33 35 323180 85 9078為該物質(zhì)的衰減系數(shù)；為該物質(zhì)的衰減系數(shù)；為穿過物質(zhì)后的為穿過物質(zhì)后的X X射線強(qiáng)度；射線強(qiáng)度； 為射入物質(zhì)之前的為射入物質(zhì)之前的X X射線強(qiáng)度；射線強(qiáng)度；為該物質(zhì)的厚度；為該物質(zhì)的厚度； I I0 XxoeIIX X線穿過人體時(shí)，組織有線穿過人體時(shí)，組織有一定吸收，密度越大，吸一定吸收，密度越大，吸收越多，稱收越多，稱X X線的衰減。線的衰減。空間分辨率空間分辨率在高比照度

6、情況下區(qū)分相鄰最小物體的能力。在高比照度情況下區(qū)分相鄰最小物體的能力。又叫高比照度分辨率。又叫高比照度分辨率。決定圖像的清晰度。決定圖像的清晰度。 低比照度情況下分辨物體微小差異的能力。低比照度情況下分辨物體微小差異的能力。又叫低比照度分辨率。又叫低比照度分辨率。影像因素：清晰度影像因素：清晰度 和和 噪聲。噪聲。密度分辨率密度分辨率q 機(jī)架機(jī)架 q 床床 q 高壓發(fā)生器高壓發(fā)生器 q 控制臺控制臺 q 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)控制臺控制臺掃描床掃描床機(jī)架機(jī)架高壓發(fā)生器高壓發(fā)生器掃描局部掃描局部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)顯示存儲系統(tǒng)顯示存儲系統(tǒng)作用：用于接收衰減的作用：用于接收衰減的X線信號線信號材料：早期使用

7、晶體耦合光電倍增管。材料：早期使用晶體耦合光電倍增管。 現(xiàn)在使用閃爍晶體探測器?，F(xiàn)在使用閃爍晶體探測器。分類：分類：固體探測器固體探測器 氣體氣體探測器探測器探測器探測器螺距螺距機(jī)架旋轉(zhuǎn)一周檢查床運(yùn)行的距離與射線束寬機(jī)架旋轉(zhuǎn)一周檢查床運(yùn)行的距離與射線束寬度的比值。度的比值。 螺距螺距= = 進(jìn)床距離進(jìn)床距離 / / 圈圈層厚寬度層厚寬度 常用螺距：常用螺距：螺距大于螺距大于1 1時(shí)時(shí), ,覆蓋范圍大覆蓋范圍大, ,掃描時(shí)間短掃描時(shí)間短, ,但圖像質(zhì)量下降但圖像質(zhì)量下降螺距小于螺距小于1 1時(shí)時(shí), ,覆蓋范圍小覆蓋范圍小, ,掃描時(shí)間長掃描時(shí)間長, ,但圖像質(zhì)量提高但圖像質(zhì)量提高被重建的相鄰兩層

8、橫斷面之間長軸方向的距離被重建的相鄰兩層橫斷面之間長軸方向的距離,表示連續(xù)影像之間的重疊程度表示連續(xù)影像之間的重疊程度。同樣掃描范圍，重建間隔越小，獲得圖像越多同樣掃描范圍，重建間隔越小，獲得圖像越多。 間隔5 mm 間隔3 mm層厚 10 mm重建間隔重建間隔 間隔 10 mm 無間隙掃描。無間隙掃描。 一次屏息完成掃描。一次屏息完成掃描。 減少局部容積效應(yīng)。減少局部容積效應(yīng)。 疊加影像可任意方式重建。疊加影像可任意方式重建。 為為3D3D重建提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。重建提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。螺旋螺旋CTCT的優(yōu)勢的優(yōu)勢 Water 水水Mamma 乳腺乳腺Air 空氣空氣Bone 骨骨Spleen脾

9、脾Fat脂肪脂肪Pancreas 胰腺胰腺Lung肺肺Kidneys腎腎Adrenal Gland 腎上腺腎上腺Blood血血Heart心臟心臟Liver肝臟肝臟Intestine 腸腸Tumor瘤瘤Bladder膀胱膀胱300060400-100-200-900-1000相關(guān)組織的相關(guān)組織的CTCT值值(HU)(HU)CT值值+1000-10000窗寬窗寬 窗位窗位灰階顯示灰階顯示CT 窗口技術(shù)窗口技術(shù)常用窗口參數(shù)常用窗口參數(shù)由于設(shè)備或病人造成的人體中并不存在的影像。由于設(shè)備或病人造成的人體中并不存在的影像。 圖像偽影圖像偽影 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)掃描系統(tǒng)誤差掃描系統(tǒng)誤差 局部容積效應(yīng)局部容積效應(yīng)線束硬

10、化線束硬化 金屬金屬誤操作誤操作六圖像偽影六圖像偽影運(yùn)動(dòng)偽影運(yùn)動(dòng)偽影金屬偽影金屬偽影局部容積效應(yīng)局部容積效應(yīng)5 mm 掃描系統(tǒng)誤差掃描系統(tǒng)誤差顱骨凹陷性骨折硬膜外血腫硬膜下血腫腦腦挫挫裂裂傷傷腦堵塞腦出血蛛網(wǎng)膜下腔出血蛛網(wǎng)膜下腔出血腦囊蟲病腦囊蟲病腦膜瘤腦膜瘤轉(zhuǎn)移瘤轉(zhuǎn)移瘤眼眶海綿狀血管瘤眼眶海綿狀血管瘤眼眶異物眼眶異物鼻竇腫瘤鼻竇腫瘤慢性中耳乳突炎慢性中耳乳突炎喉癌喉癌彌漫性甲狀腺腫彌漫性甲狀腺腫淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移肺結(jié)核肺結(jié)核肺膿腫肺膿腫大葉性肺炎大葉性肺炎中央型肺癌中央型肺癌周圍型肺癌周圍型肺癌胸腺瘤胸腺瘤胸腔積液胸腔積液心臟增大心臟增大動(dòng)動(dòng)脈脈瘤瘤主主動(dòng)動(dòng)脈脈夾夾層層動(dòng)脈壁鈣化動(dòng)脈壁鈣化心心包包積積液液肝癌肝癌肝轉(zhuǎn)移瘤肝轉(zhuǎn)移瘤肝血管瘤肝血管瘤肝包蟲囊腫肝包蟲囊腫膽囊結(jié)石膽囊結(jié)石急性胰腺炎急性胰腺炎多囊腎多囊腎腎臟結(jié)石伴積水腎臟結(jié)石伴積水結(jié)