成像基礎演示文稿

成像基礎演示文稿第一頁，共五十三頁。優(yōu)選成像基礎第二頁，共五十三頁。第三頁，共五十三頁。CT的發(fā)展CT是“X-raycomputedtomography”的英文簡稱，即計算機x線斷層掃描攝影術，是電子計算機控制技術和x線斷層攝影技術相結合的產物。第四頁，共五十三頁。第一臺CT機是Hounsfield

1971年發(fā)明早期CT發(fā)展：在掃描部位的延伸。從單一的頭部檢查拓展到體部檢查。20世80年代到90年代，主要是掃描速度的角逐。第五頁，共五十三頁。

近年來，CT技術的發(fā)展主要表現(xiàn)在：從非螺旋CT到螺旋CT

從單層螺旋CT到多層螺旋CT

從單源螺旋CT到雙源螺旋CT第六頁，共五十三頁。90年代以后，CT發(fā)展經歷了幾個階段第一次是1989年，在CT傳統(tǒng)旋轉掃描的基礎上，采用了滑環(huán)技術和連續(xù)進床技術從而實現(xiàn)了螺旋掃描CT。第二次是1998年多排螺旋CT（MDCF或MSCT）的問世，使得機架球管圍繞人體旋轉一圈能同時獲得多幅圖像，大大提高了掃描速度。第三次是2004年推出了64排螺旋CT，稱容積CT：一次旋轉即可完成一個器官的掃描。掃描速度：1S單器官檢查，5S心臟的檢查，

10S全身的檢查第四次2005年雙源螺旋CT（DSCT）通過兩套x射線球管系統(tǒng)和兩套探測器來采集數(shù)據(jù)，大大提高了心臟掃描的時間分辨率。第七頁，共五十三頁。二、CT應用評價（一）CT的優(yōu)勢

1.CT圖像的密度分辨率高。肺部高于常規(guī)20倍。

2.對病灶的定位、定性準確。無干擾橫面圖像、層厚準確、測量。

3.為臨床提供直觀可靠的影像學資料。增強前后比較。如數(shù)字骨科第八頁，共五十三頁。二）CT的進展

1.心臟成像：是CT臨床應用劃時代的突破，對運動臟器的觀察和診斷。

2.CT灌注技術：對組織的血液動力學進行診斷分析，主要用于急性腦梗死，腫瘤的診斷、治療、預防評價。

第九頁，共五十三頁。3.三維CT技術：能顯示掃描目標的空間主體形態(tài)，用于直觀地顯示病變的部位，范圍及與周圍的情況，如復雜骨折及骨畸形。

4.低劑量掃描技術低劑量肺部CT掃描，其它參數(shù)不變的情況下，降低管電流也能達到圖像的診斷要求。降低了受檢者的輻射量，延長球管的使用壽命。第十頁，共五十三頁。

5.CT內鏡技術目前CT結腸鏡、支氣管、膽道鏡、付鼻竇鏡。優(yōu)點：到達普通內鏡無法到達的位置觀察到管腔外的情況簡單、無創(chuàng)傷缺點：看不到組織黏膜或病灶表面的顏色，無法進行活檢。6.CT連續(xù)成像技術連續(xù)成像主要用于CT的介入手術，每秒鐘可以連續(xù)顯示8-12幅圖像，也叫CT透視。第十一頁，共五十三頁。第二節(jié)CT構造及其特性一、掃描系統(tǒng)掃描系統(tǒng)包括掃描機架、掃描床、掃描控制電路等。第十二頁，共五十三頁。（一）掃描機架其內部結構：x線系統(tǒng)、圖像采集、x線過濾器、系統(tǒng)準直器等。機架可傾斜±20或±30。

1.x線管固定陽極第一代、第二代、其長軸與探測器平行。旋轉陽極第五代、第四代、其長軸與探測器垂直。旋轉陽極x線管、壽命長、可達2萬次掃描以上。第十三頁，共五十三頁。2.冷卻系統(tǒng)在掃描機架內有2個冷卻電路：x線管冷卻電路和電子冷卻電路。在掃描過程中會產生大量的熱，會影響電子的發(fā)射，靶面龜裂，影響到x線質量。球管和機架內都有熱傳感器，把信號傳給主計算機，當溫度過高時，則會產生中斷信號，機器停止工作，直到溫度降到正常才可以重新工作。另外，主計算機根據(jù)掃描參數(shù)的設定預算熱量值，當預算值超過正常范圍時，計算機會在屏幕上給出提示，操作者通過修改掃描方案，如縮短掃描范圍，降低毫安、千伏、增大螺距的方法。第十四頁，共五十三頁。3.高壓系統(tǒng)：包括高壓發(fā)生器和穩(wěn)壓裝置。CT機對高壓的穩(wěn)定性要求很高，電壓波動會影響x線能量，而x線能量與物質的衰減系數(shù)μ（吸收值）密切相關，CT圖像是計算機求解吸收值而重建而來的，所以電壓波動會影響到圖像質量。CT值的精度在0.5%以下高壓發(fā)生器的高壓穩(wěn)定度必須在千分之一以下，新機型CT的高壓發(fā)生器多采用高頻逆變高壓技術，這種電壓一致性好、穩(wěn)定、紋波干擾小，圖像分辨率更高。第十五頁，共五十三頁。（二）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）

DAS包括探測器，緩沖器，積分器和A/D轉換器等部分，由探測器檢測到的模擬信號，在計算機控制下，經緩沖，積分放大后進行模數(shù)（A/D）轉換，變?yōu)樵嫉臄?shù)字信號。第十六頁，共五十三頁。1.探測器：是一種能量轉換裝置。分兩種基本類型：一種收集電離電荷的探測器，另一種閃爍晶體測探器。探測器必須具備條件：（1）電源適應性強，不同電壓均能正常使用，有良好均勻性；（2）動態(tài)范圍性強，強弱信號都能檢測，靈敏高；（3）余輝時間短，竭止性能好；（4）成分穩(wěn)定：受理化因素影響小、壽命長；（5）體積小、空間配置容易氣體探測器多采用惰性氣體，氙氣Xe，氪氣Kr。常用的閃爍晶體有碘化鈉、碘化鉑、鍺酸鉍。第十七頁，共五十三頁。第十八頁，共五十三頁。2.A/D轉換器：從探測器所獲得的信號是模擬信號，經緩沖處理后，進行積分放大，經A/D轉換器轉變?yōu)閿?shù)字信號后才能被計算機識別第十九頁，共五十三頁。（三）濾過器

X線管發(fā)射的x線是由不同波長組成的連續(xù)光譜。所以從球管發(fā)出x線必須進行過濾，濾過器的作用：1、吸收軟射線2、使X射線變?yōu)槟芰糠植季鶆虻挠采渚€第二十頁，共五十三頁。（四）準直器CT機一般有兩套準直器一套在x線球管一側稱前準直器，控制放射源，另一套在探測器一側的稱后準直器，后準直器主要起到減少放射線，減少讀數(shù)誤差，與前準直器配合，完成切層厚度的作用。第三代以后的CT機都不加后準直器，因掃描速度加快了，前后準直器的協(xié)調也難以同步，影響接收質量。前準直器，根據(jù)主計算機指令在掃描控制電路控制下，前準直器在Z軸方向變換不同的寬度，決定掃描層厚。第二十一頁，共五十三頁。檢查床1.檢查床在掃描過程中有很高的精度、誤差不允許超過0.5mm。2.檢查床的進退還應有準確的重復性，如掃描過程中，有時要對興趣區(qū)反復掃描，每次掃描檢查度必須能準確地到達同一層面。床面在掃描控制系統(tǒng)的控制下，做恒速運動。第二十二頁，共五十三頁。二、計算機系統(tǒng)CT計算機系統(tǒng)：由主計算機和陣列計算機兩部分組成。主計算機是中央處理系統(tǒng)，利用I/O接口，通過數(shù)據(jù)系統(tǒng)總線進行雙向通迅，從而控制CT整個系統(tǒng)的正常工作第二十三頁，共五十三頁。

主計算機主要功能：

1.掃描監(jiān)控，存儲掃描所輸入的數(shù)據(jù)。2.CT值的校正和輸入數(shù)據(jù)的擴展。

3.圖像的重建控制及圖像后處理。

4.CT自身故障診斷。第二十四頁，共五十三頁。

陣列處理器，是60年代發(fā)展起來計算技術，是一個專用的數(shù)據(jù)處理設備，在主計算機的控制下高速進行數(shù)據(jù)運算，本身不獨立工作。第二十五頁，共五十三頁。

掃描控制系統(tǒng)

安裝在掃描機架內。CT機的掃描過程都是在主計算機控制下，由掃描控制系統(tǒng)來完成的。掃描控制系統(tǒng)控制的硬件主要有調整單元，脈沖控制，旋轉控制和遮光板控制等。如掃描旋轉停止，掃描的開始，中斷等都由調整單元控制.第二十六頁，共五十三頁。

操作系統(tǒng)（OC）又稱為人機對話系統(tǒng)，主要通過操作臺完成。操作臺是操作員與計算機對話的工作平臺，掃描參數(shù)的編輯、設定。掃描過程的控制，觀察分析，病人資料的輸入及機器故障診斷均在操作臺OC平臺上完成。第二十七頁，共五十三頁。第三節(jié)不同CT機的構造及特點

第二十八頁，共五十三頁。普通CT第二十九頁，共五十三頁。第一代CT掃描機：只有一個X線管和一個探測器，數(shù)據(jù)的采集是基于X線管和探測器作平移加旋轉的掃描方式。第二代CT掃描機：采用較多的探測器和多路X線束，但都是同一X線管。第三十頁，共五十三頁。第三代CT掃描機：取消了X線管和探測器的平移運動，只需要X線管和探測器圍繞病人同步旋轉。第四代CT掃描機：在三代掃描機上，有了更多的探測器，多達2000個，排成圓環(huán)，分布在360度的圓周上。第三十一頁，共五十三頁。第三十二頁，共五十三頁。二、螺旋CT螺旋CT是以x線管繞被檢物體勻速旋轉，被檢物勻速前進為特征的掃描過程，x線在被查物體上留下的軌跡是螺旋曲線，故稱為螺旋CT。容積掃描：一次收集到掃描范圍內全部容積（如心臟）的數(shù)據(jù)。螺旋CT是在滑環(huán)掃描技術基礎研發(fā)的一種新掃描技術，分為單層螺旋CT和多層螺旋CT。第三十三頁，共五十三頁。第三十四頁，共五十三頁。常規(guī)CT和螺旋CT的比較

第三十五頁，共五十三頁。常規(guī)CT和螺旋CT的比較

螺旋CT常規(guī)CT1、球管運動形式：繞病人長軸連續(xù)旋轉旋轉－回位－旋轉2、走床方式：勻速直線運動間停式運動3、掃描速度：快，0.5-1秒慢。3－5秒4、掃描形式：容積式掃描單層掃描5、數(shù)據(jù)形式：連續(xù)，不連續(xù)便于進行數(shù)據(jù)后處理；不便于后處理6、檢出敏感性：不會因呼吸運動漏檢；容易出現(xiàn)漏檢。

第三十六頁，共五十三頁。

一、單層螺旋CT

一個x射線管，一組園弧狀排列的探測器。螺旋CT的供電方式，采用了滑環(huán)技術。螺旋CT的掃描方式，x線管向一個方向圍繞受檢體連續(xù)旋轉掃描，受檢體（檢查床）同時向一個方向連續(xù)勻速移動通過掃描野，x線管運動在受檢體的外圍劃的一個園柱面螺旋線形軌跡。第三十七頁，共五十三頁。螺距與層厚螺距：相鄰螺線圈沿螺線圈軸線方向床移方向的距離稱為螺距（pitch），螺距也等于x線管旋轉一圈受檢體隨掃描床移動的距離。螺距（pitch）=0時，相當于傳統(tǒng)CT螺距＜層厚迭加掃描螺距=層厚連續(xù)掃描螺距＞層厚跳躍掃描第三十八頁，共五十三頁。

二、多層螺旋CT

結構特點：多排探測器和多個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。第三十九頁，共五十三頁。二、多層螺旋CT結構特點：多排探測器和多個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

1.探測器弧形狀排列，探測器以一定組合方式（電子開關）接收信號，然后將信號傳遞給有多個通道的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

2.X射線束

X射線束形狀是以X射線管為頂點的四棱錐形，這樣X線束可以同時覆蓋多排探測器。第四十頁，共五十三頁。

3.MSCT螺距與層厚束螺距=掃描一圈床移距離/掃描束寬度層螺距=掃描一圈床移距離/層厚寬度兩種螺距關系：層螺距=層數(shù)×束螺距

MSCT的層厚：取決于探測器的有效探測寬度，或等于探測器組合寬度。第四十一頁，共五十三頁。4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多組數(shù)據(jù)采集通道，分別接收探測器接收的X線所產生的電信號，進行采集，輸出。5決定層厚的方法單層螺旋的層厚與非螺旋CT一樣，通過改變X線束的寬度來完成，層厚等于X線束的寬度。多層螺旋CT的層厚不僅取決于X線束的寬度，而且取決于不同探測器陣列的組合。第四十二頁，共五十三頁。單層螺旋CT和多層面CT的比較

多層面CT單層螺旋CT

1、X線束形態(tài)：錐形線束扇形線束2、探測器形狀：多排并列單列3、層厚因子：探測器的排列X線束寬度4、掃描3600圖像：多幅 1幅5、掃描時間：秒 1.0秒6、圖像分辨率： 4 17、X線劑量： 0.6 1.0第四十三頁，共五十三頁。

三電子束CT

電子束CT是由美國DouglasBoyd博士1983年開發(fā)應用于臨床。發(fā)明者的初衷是使心臟結構清晰成像并能獲得足夠的空間分辨率。第四十四頁，共五十三頁。電子束CT與常規(guī)螺旋CT相比，掃描速度更快，達到毫秒級水平，時間分辨率顯著提高，電子束CT對運動器官如心臟和腹部臟器可在短時間內獲得多層，多幅清晰圖像，以電影形式顯示于屏幕，適合心血管以及胸腹部血管檢查。電子束CT的基本結構：電子槍，聚焦線圈，掃描機架，檢查床，冷卻系統(tǒng)。第四十五頁，共五十三頁。電子槍聚焦線圈電子束偏轉線圈數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)探測器環(huán)X線束真空泵掃