計(jì)算機(jī)體層成像及臨床應(yīng)用--CT總論

計(jì)算機(jī)體層成像

及臨床應(yīng)用

4/6/20231.第一節(jié)概述4/6/20232.1917年奧地利數(shù)學(xué)家Radon得出“根據(jù)面投影到線并重建圖像的計(jì)算公式”。為CT奠定數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。1963年美國物理學(xué)家Cormack發(fā)表文章“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CT研制提出物理構(gòu)想。1967年至1970年英國工程師Hounsfield研制成功世界上第一臺CT掃描機(jī)。1971年9月首臺CT機(jī)正式投入臨床。同年10月檢查了第一例病人。1972年取得了世界上第一張CT照片。Hounsfield和Cormack共同獲得1979年度諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

(一)CT的歷史4/6/20233.(二)

CT的定義計(jì)算機(jī)體層攝影(ComputedTomography)簡稱X線CT或CT.1、定義：利用X線束對人體選定層面進(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。2、過程：用X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。4/6/20234.(三)CT的優(yōu)點(diǎn)能顯示斷面圖像圖像密度分辨率高可做定量分析成像速度快CT引導(dǎo)下穿刺4/6/20235.（四）CT的局限性適用面廣，但并不是萬能不能顯示病變的供血情況空間分辨率比常規(guī)X線低不能反映臟器功能和生化信息4/6/20236.第二節(jié)CT成像的基本原理4/6/20237.

CT如何工作?重建&后處理X線衰減X線發(fā)生數(shù)據(jù)獲取4/6/20238.(一)數(shù)據(jù)采集

從X線的產(chǎn)生到信息數(shù)據(jù)的獲得過程。X線被檢體信號衰減探測器接收信號放大A/D轉(zhuǎn)換原始數(shù)字信號4/6/20239.（二）數(shù)據(jù)處理

對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行重建前的一系列處理，得到能表示掃描部位密度和厚度的重建數(shù)據(jù)。減除空氣值和修正零點(diǎn)漂移值。對X線束硬化效應(yīng)進(jìn)行校正（稱線性化）。對掃描數(shù)據(jù)的總和進(jìn)行校正（稱正?；?。

（X線束硬化效應(yīng)：X線穿過人體一定厚度時(shí)，低能X線較高能X線衰減快的現(xiàn)象）4/6/202310.（三）數(shù)據(jù)重建

處理過的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過各種復(fù)雜運(yùn)算而得到矩陣數(shù)列，準(zhǔn)備用來顯示圖像的過程。方法：直接反投影法（每點(diǎn)投影值的疊加）濾波反投影法（利用一維傅立葉變換）解析法（利用二維傅立葉變換）

4/6/202311.（四）顯示圖像

把重建處理后的數(shù)字矩陣經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換形成模擬信號，以黑白不等的灰階表示，再運(yùn)用適合的窗寬和窗位，使圖像清晰顯示出來。

顯示介質(zhì)：顯示器存儲器膠片

4/6/202312.層厚

X-ray通過準(zhǔn)直器穿透物體軸向?qū)用娴挠行Ш穸?叫層厚。它決定體素的高度。4/6/202313.體素：把層厚分成很小的體積單位稱體素。通常長和寬都為1mm,與體積相對應(yīng)。高等于層厚。像素：體素的大小在CT圖像上的表現(xiàn)即為像素。是最小成像單位。像素越多，圖像越清晰體素與像素4/6/202314.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，形成二維排列的數(shù)字方格，即圖像矩陣。如256×256，512×512。矩陣3536393433313433353231808590784/6/202315.μ為該物質(zhì)的衰減系數(shù)；I為穿過物質(zhì)后的X射線強(qiáng)度；I0為射入物質(zhì)之前的X射線強(qiáng)度；X為該物質(zhì)的厚度；II0

XX線衰減系數(shù)（μ）X線穿過人體時(shí)，組織有一定吸收，密度越大，吸收越多，稱X線的衰減。4/6/202316.空間分辨率在高對比度情況下區(qū)分相鄰最小物體的能力。又叫高對比度分辨率。決定圖像的清晰度。

4/6/202317.低對比度情況下分辨物體微小差別的能力。又叫低對比度分辨率。影像因素：清晰度

和

噪聲。密度分辨率4/6/202318.第三節(jié)CT設(shè)備4/6/202319.機(jī)架床高壓發(fā)生器控制臺計(jì)算機(jī)控制臺掃描床機(jī)架高壓發(fā)生器4/6/202320.（一）CT組成

X線管X線發(fā)生器探測器機(jī)架和床主計(jì)算機(jī)（控制掃描運(yùn)行）陣列處理器（承擔(dān)圖像重建）顯示器、存儲器和激光相機(jī)掃描部分計(jì)算機(jī)系統(tǒng)顯示存儲系統(tǒng)4/6/202321.X線管作用：用于產(chǎn)生X射線固定陽極X線管：用于一、二代CT旋轉(zhuǎn)陽極X線管：用于三、四代CTCT管特點(diǎn)：大熱容量高散熱率高毫安輸出4/6/202322.準(zhǔn)直器作用：用于調(diào)整X線束X線管側(cè)準(zhǔn)直器：位于X線管前方調(diào)整X線束，減少散射線。探測器側(cè)準(zhǔn)直器：位于探測器前方?jīng)Q定掃描層厚，提高圖像質(zhì)量。

準(zhǔn)直器孔尺寸＝切層厚度（2，3，5，7，8，10，13）mm4/6/202323.作用：用于接收衰減的X線信號材料：早期使用晶體耦合光電倍增管?，F(xiàn)在使用閃爍晶體探測器。分類：固體探測器氣體探測器探測器4/6/202324.（二）CT機(jī)發(fā)展變革第一次：旋轉(zhuǎn)掃描－螺旋掃描（1989年）第二次：單排螺旋－多排螺旋（1998年）第三次：多排螺旋－容積CT（2004年）第四次：單源螺旋－雙源螺旋（2005年）4/6/202325.屬于頭顱機(jī)。為旋轉(zhuǎn)－晶體平移掃描技術(shù)。由一個(gè)X線束和1個(gè)晶體探測器組成。X樣線束如鉛筆芯粗細(xì)，叫筆形束掃描機(jī)。缺點(diǎn)：射線利用率低，掃描時(shí)間長（3－5min）重建圖像差。

第一代CT

4/6/202326.第二代CT準(zhǔn)全身掃描機(jī)。為旋轉(zhuǎn)－晶體平移掃描技術(shù)。由一個(gè)X線管和3－30個(gè)晶體探測器組成。X線束是5－20度的扇形束，叫小扇束掃描機(jī)。特點(diǎn)：射線利用率低得到提高；掃描時(shí)間縮短（18sec）；重建圖像質(zhì)量有所提高；對病人引起的偽影特別敏感。4/6/202327.第三代CT標(biāo)準(zhǔn)全身掃描機(jī)（最常用）。為旋轉(zhuǎn)－旋轉(zhuǎn)掃描技術(shù)。由一個(gè)X線管和300－800個(gè)晶體探測器組成。X線束是30－45度的扇形束，叫廣角扇束掃描機(jī)特點(diǎn)：射線量較少；掃描時(shí)間縮短（2－9sec）；重建圖像有明顯質(zhì)量較高；病人偽影減少。4/6/202328.第四代CT螺旋全身掃描機(jī)。為旋轉(zhuǎn)－固定掃描技術(shù)。由一個(gè)X線管和600－4800個(gè)晶體探測器組成。X線束是50-90度扇形束，叫全廣角扇束掃描機(jī)。特點(diǎn)：射線量較少；掃描時(shí)間縮短（1－5sec）；重建圖像有明顯質(zhì)量較高；病人偽影基本解決。4/6/202329.第五代CT電子束CT（EBCT）。為旋轉(zhuǎn)－旋轉(zhuǎn)掃描技術(shù)。由一個(gè)大型掃描電子槍和一組1732個(gè)固定探測器陣列和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成。X線束限制在30度范圍內(nèi)。特點(diǎn)：應(yīng)用電子束技術(shù)；掃描時(shí)間縮短（數(shù)毫秒）；動態(tài)分辨率較高；主要用于心血管系統(tǒng)。4/6/202330.（三）螺旋CT技術(shù)在掃描過程中，X線管連續(xù)圍繞受檢者旋轉(zhuǎn)，同時(shí)病床勻速前后移動，這樣X射線束在受檢者身上勾畫出一條螺旋樣軌跡，稱為螺旋CT。特點(diǎn)：容積掃描連續(xù)出線連續(xù)進(jìn)床連續(xù)投照連續(xù)數(shù)據(jù)獲取4/6/202331.螺距機(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。螺距=進(jìn)床距離/圈層厚寬度

常用螺距：0.51.01.52.0螺距大于1時(shí),覆蓋范圍大,掃描時(shí)間短,但圖像質(zhì)量下降螺距小于1時(shí),覆蓋范圍小,掃描時(shí)間長,但圖像質(zhì)量提高4/6/202332.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。同樣掃描范圍，重建間隔越小，獲得圖像越多。間隔5mm間隔3mm層厚10mm重建間隔間隔10mm4/6/202333.無間隙掃描。

一次屏息完成掃描。減少部分容積效應(yīng)。

疊加影像可任意方式重建。為3D重建提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。螺旋CT的優(yōu)勢4/6/202334.

（四）多排CT特點(diǎn)

4/6/202335.第四節(jié)CT圖像的特點(diǎn)4/6/202336.（一）灰階圖像

高密度－－白色等密度－－灰色低密度－－黑色

4/6/202337.（二）斷面圖像由一定數(shù)目不同灰度的象素按矩陣排列構(gòu)成。象素越小，數(shù)目越多，圖像越細(xì)致。圖像的不同灰度，反映組織對X線的吸收程度。如密度高的組織為白影，密度低的組織為黑影。軟組織結(jié)構(gòu)對比良好。4/6/202338.（三）三維立體重建CT圖像為連續(xù)的橫斷面圖像?？芍亟ǔ龉跔蠲婧褪笭蠲鎴D像。螺旋CT可以做任意平面的三維重建。特殊重建:

多層面重建（MPR）,表面遮蓋法（SSD）仿真內(nèi)窺鏡（VE），容積投影（VR）

4/6/202339.（四）CT值定量CT圖像不僅顯示組織密度的高低，而且用CT值說明密度，起到定量的作用。在圖像黑白影不能明確區(qū)分組織或病變差別時(shí)，測量CT值，起到鑒別作用。對有些特殊組織或病變，CT值能起到定性作用。

如脂肪（－70至－90）；出血（65－95）4/6/202340.

CT值(Hounsfield值)定義：CT影像中每個(gè)像素對應(yīng)物質(zhì)X線衰減量的表示。實(shí)際應(yīng)用中，把空氣與致密骨之間的X線衰減系數(shù)劃為2000個(gè)單位，被檢體的吸收系數(shù)與水的吸收系數(shù)作比值，得出CT值。

CT值＝(μx－μ水)/

μ水×k

水的μ值為1，CT值為0HU;空氣μ值（0.0013）近似于0，CT值為–1000HU;骨皮質(zhì)μ值（1.9）近似于2，CT值為＋1000HU。4/6/202341.Water水Mamma乳腺Air空氣Bone骨Spleen脾Fat脂肪Pancreas胰腺Lung肺Kidneys腎AdrenalGland腎上腺Blood血Heart心臟Liver肝臟Intestine腸Tumor瘤Bladder膀胱300060400-100-200-900-1000相關(guān)組織的CT值(HU)4/6/202342.（五）多重窗口顯示窗口技術(shù)：運(yùn)用合適的窗寬窗位，來顯示圖像的技術(shù)。窗寬(WW):指顯示圖像的CT值的范圍。主要影響圖像的對比度。窄窗顯示的CT值范圍小，圖像層次少，對比度強(qiáng)；寬窗顯示的CT值幅度大，圖像層次豐富，對比度差。窗位(WL):指窗寬上下限內(nèi)CT值的中心位置，也叫窗中心。主要影響圖象的亮度。低呈白色，高呈黑色。4/6/202343.CT值+1000-10000窗寬

窗位灰階顯示CT窗口技術(shù)4/6/202344.常用窗口參數(shù)4/6/202345.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

運(yùn)動掃描系統(tǒng)誤差

部分容積效應(yīng)線束硬化

金屬誤操作（六）圖像偽影4/6/202346.運(yùn)動偽影金屬偽影4/6/202347.部分容積效應(yīng)5mm

掃描系統(tǒng)誤差4/6/202348.CT圖像與X線片比較CT圖像沒有嚴(yán)重的散射線影像。CT圖像沒有影像重疊。CT圖像出現(xiàn)偽影的機(jī)會較大。CT圖像的空間分辨率較X線片低。影像CT圖像質(zhì)量的因素復(fù)雜。4/6/202349.第五節(jié)CT檢查技術(shù)4/6/202350.（一）X線劑量不同部位選擇不同的劑量選擇劑量原則：在保證圖像質(zhì)量的前提下，盡可能減少病人接受的X線劑量。參數(shù)：毫安量（mA）掃描時(shí)間（s）

4/6/202351.（二）層厚與層距根據(jù)病變部位的大小選擇層厚：較大病變用大的層厚可節(jié)省掃描時(shí)間。小病變薄層加掃可看清病變細(xì)節(jié)。根據(jù)受檢部位的大小選擇層厚：垂體、內(nèi)耳、眼眶、椎間盤、腎上腺等選擇2－5mm薄層。頭顱、胸腹部、盆腔等用10mm。一般掃描層距等于層厚，稱等間距掃描，對于較大范圍掃描可以適當(dāng)加大層距，如新生兒掃描采用5mm×7mm，盡量減少掃描層數(shù)。4/6/202352.（三）掃描視野掃描時(shí)按觀察部位大小選用的視野（FOV）。分為掃描野（SFOV）和顯示野（DFOV）。掃描前選擇掃描野（SFOV）：較大部位或病灶用大掃描野,小病灶用小掃描野。掃描完成后，可以通過改變顯示野（DFOV）來改變圖像清晰度，突出病變細(xì)微結(jié)構(gòu)。4/6/202353.（四）檢查方法平掃增強(qiáng)掃描造影掃描特殊掃描4/6/202354.平掃不用造影劑的掃描方法，最常用。包括：定位掃描軸位掃描連續(xù)掃描螺旋掃描灌注成像4/6/202355.增強(qiáng)掃描運(yùn)用對比劑增加組織X線吸收效率，從而提高CT圖像對比度的掃描方法。碘劑：泛影葡胺、碘海醇、優(yōu)維顯60－100ml，靜推、滴注或團(tuán)注4/6/202356.造影掃描向組織器官內(nèi)注入對比劑后進(jìn)行掃描的方法。一般用于腦室和蛛網(wǎng)膜下腔的造影。也可用于CT血管成像（CTA）。4/6/202357.動態(tài)掃描在常規(guī)增強(qiáng)掃描時(shí)，設(shè)置感興趣區(qū)域，觀察不同時(shí)間內(nèi)同一層面病灶CT值的變化的掃描方式。要求：注藥短，選層準(zhǔn)，掃描快，多周期用途：垂體動態(tài)增強(qiáng)

腫瘤的動態(tài)增強(qiáng)4/6/202358.灌注成像靜脈注射對比劑后，對選定層面進(jìn)行快速、連續(xù)掃描，然后測量圖的密度變化，并用彩色在圖像上表示，得出灌注圖像。意義：功能成像。4/6/202359.第六節(jié)CT圖像的分析與診斷4/6/202360.（一）了解掃描參數(shù)4/6/202361.4/6/202362.（二）全面觀察圖像觀察每幅圖像的每一個(gè)細(xì)節(jié)。在不同窗口觀察重要結(jié)構(gòu)：如肺窗觀測肺組織，縱隔窗觀察縱隔結(jié)構(gòu)，頭窗觀察腦組織，骨窗觀察骨骼。根據(jù)連續(xù)橫斷面圖像勾畫出器官的立體結(jié)構(gòu)。4/6/202363.（三）確定正常解剖了解器官的大小、形態(tài)和周圍關(guān)系。確定正常結(jié)構(gòu)內(nèi)的特殊表現(xiàn)。對一些正常變異能夠甄別。4/6/202364.（四）找出異常表現(xiàn)高密度病變：鈣化，出血等。等密度病變：腫塊及其他病變。低密度病變：水腫，積液，囊腫等。4/6/202365.（五）分析病變特點(diǎn)平掃：分析病變的位置、數(shù)目、大小、形狀、邊緣、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及周圍情況。必要時(shí)測CT值。增強(qiáng)：有無強(qiáng)化強(qiáng)化程度：輕度、明顯強(qiáng)化形式：均勻強(qiáng)化、不均勻強(qiáng)化周邊強(qiáng)化、延遲強(qiáng)化臨近器官浸潤：受壓、移位、破壞4/6/202366.（六）客觀做出診斷根據(jù)病變特點(diǎn)，結(jié)合臨床給出肯定、否定或疑似診斷。提出進(jìn)一步檢查的方向。對臨床做出適當(dāng)?shù)慕ㄗh。4/6/202367.第七節(jié)CT診斷的臨床應(yīng)用4/6/202368.（一）顱腦顱腦外傷：顱骨骨折、顱內(nèi)血腫、腦挫裂傷、蛛網(wǎng)膜下腔出血。腦腫瘤：膠質(zhì)瘤、腦膜瘤、垂體瘤、轉(zhuǎn)移瘤。腦血管?。耗X出血、腦梗塞、腦血管畸形。感染性疾?。耗X炎、腦膿腫、腦結(jié)核、寄生蟲感染。先天性改變：腦裂畸形、灰質(zhì)異位。4/6/202369.顱骨凹陷性骨折4/6/202370.硬膜外血腫4/6/202371.硬膜下血腫4/6/202372.腦挫裂傷4/6/202373.腦梗塞4/6/202374.腦出血4/6/202375.蛛網(wǎng)膜下腔出血4/6/202376.腦囊蟲病4/6/202377.腦膜瘤4/6/202378.轉(zhuǎn)移瘤4/6/202379.（二）五官頸部眼眶病變：眼眶內(nèi)占位病變、眼眶異物

鼻竇炎癥、囊腫及腫瘤。耳部病變：中耳乳突炎癥、膽脂瘤、發(fā)育異常。喉癌、鼻咽癌。頸部腫塊及淋巴結(jié)病變。眼、耳、鼻外傷。4/6/202380.眼眶海綿狀血管瘤4/6/202381.眼眶異物4/6/202382.鼻竇腫瘤4/6/202383.慢性中耳乳突炎4/6/202384.喉癌4/6/202385.彌漫性甲狀腺腫4/6/202386.淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移4/6/202387.（三）胸部肺內(nèi)病變：肺炎、肺結(jié)核、肺腫瘤。縱隔疾?。嚎v隔腫瘤、淋巴結(jié)病變。胸膜疾?。盒啬ぴ龊?、胸膜鈣化、胸腔積液。支氣管改變：支氣管阻塞、狹窄、異物。胸部外傷：肋骨骨折、氣胸。4/6/202388.肺結(jié)核4/6/202389.肺膿腫4/6/202390.大葉性肺炎4/6/202391.中央型肺癌4/6/202392.周圍型肺癌4/6/202393.胸腺瘤4/6/202394.胸腔積液4/6/202395.（四）心臟大血管心臟病變：心臟腫瘤、心臟增大、瓣膜鈣化。血管病變：動脈瘤、主動脈夾層、動脈鈣化。心包病變：心包積液、心包鈣化。4/6/202396.心臟增大4/6/202397.動脈瘤4/6/202398.主動脈夾層4/6/202399.動脈壁鈣化4/6/2023100.心包積液4/6/2023101.（