醫(yī)學(xué)成像技術(shù)-第3.2,3.3節(jié)

§3.2傳統(tǒng)X-CT掃描方式CT設(shè)備的系統(tǒng)部件掃描裝置：X射線管，掃描床，檢測器，掃描架（圖3-13）掃描方式：定位平掃和斷層掃描已有的幾種掃描方式

1.單束平移/旋轉(zhuǎn)（T/R）方式2.窄扇形束掃描平移-旋轉(zhuǎn)方式3.旋轉(zhuǎn)/旋轉(zhuǎn)方式4.靜止-旋轉(zhuǎn)掃描（S/R）方式5.高速掃描下一頁CT設(shè)備的系統(tǒng)部件掃描機架和病床X射線系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)計算機以及顯示系統(tǒng)照相系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(dataacquisitionsystem，DAS)包括探測器、緩沖器、積分器和A／D轉(zhuǎn)換器等組成。探測器(detector)，是一種能量轉(zhuǎn)換裝置。兩種基本類型氣體和固體探測器。收集電離電荷的氣體探測器固體探測器：閃爍晶體探測器。氣體探測器結(jié)構(gòu)原理圖如圖所示。CT機上所用的氣體探側(cè)器多采用化學(xué)性能穩(wěn)定的惰性氣體氙氣(Xenon，符號Xe)或氪氣(Krypton，符號Kr)等。氣體探測器穩(wěn)定性好，幾何利用率高，但光子轉(zhuǎn)換率低，因此通常使用高壓氣體(10—15個大氣壓)，提高氣體分子密度，增加電離幾率，增強靈敏度。

閃爍晶體探測器：利用某些晶體受射線照射后發(fā)光的特性制成的，組成部分是閃爍晶體，光導(dǎo)及光電倍增管等，結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。常用的閃爍晶體有碘化鈉(NaI)、碘化鉑(CsI)、鍺酸鉍(BGO)等。BGO具有殘光少，轉(zhuǎn)換效率高，易加工不易潮解，不易老化，性能穩(wěn)定等優(yōu)點，因而被很多種CT機所采用。返回返回

定位平掃：是指掃描架不動，受檢者移動通過X射線的照射區(qū)（定位照）。檢測器接受穿過人體后的X射線，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)并由計算機進行圖像重建。這種方式得到的圖像與普通的X射線攝影得到的影像是一樣的，是二維重疊圖像，而不是斷層圖像，這種圖像用于定位圖像，以確定斷層掃描中的掃描斷層位置。返回

斷層掃描：掃描機架按照一定的掃描方式繞受檢對象運動一周，如旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個斷層切片。在掃描機架運動過程中X射線源曝光，檢測器檢測到X射線，計算機采集、處理并進行圖像重建，這樣就得到受檢者某一斷層位置的切片圖像選擇適當(dāng)?shù)膶雍窈蛯游唬?jīng)多次掃描就可以獲得一系列無重疊的二維圖像返回T/R方式第一代CT掃描：平行射線束遞增掃描裝置:x射線管，檢測器特點

單一的射線源和射線檢測器。做兩種運動1.射線源和檢測器沿著垂直兩者的連線方向做平行移動，此時的數(shù)據(jù)是根據(jù)一組平行的射線進行測量得到的（同步平移直線掃描）。2.當(dāng)平移完一個指定的體層后，同步掃描系統(tǒng)轉(zhuǎn)過一個角度（1°）然后再對同一指定體層進行平移同步掃描，如此，直到掃描系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)到與初始位置成180°為止?缺點：射線利用率低，速度慢，一個體層掃描約5分鐘，只適用于做無運動器官掃描，如頭部.返回窄扇形束掃描平移旋轉(zhuǎn)方式第二代CT掃描：扇形束遞增掃描裝置：x射線管+6-30個探測器=同步掃描系統(tǒng)特點：X線管發(fā)出窄扇形射線束(3°-15°)→x射線源和檢測器陣列平行移動→6-30個探測器同時采樣得到影像數(shù)據(jù)→平移-旋轉(zhuǎn)方式→依次掃描獲得多個掃描數(shù)據(jù)

優(yōu)點：1.掃描速度加快，平移掃描步長增加，每個方向平移的次數(shù)減少，掃描系統(tǒng)每次旋轉(zhuǎn)角度增加（10°），圖像重建速度加快2.完成一個體層需10秒，可實現(xiàn)除心臟器官以外的各器官的掃描成像?缺點：探測器排列成直線，扇形束的中心射束和邊緣射束測量值不等，有偽影，須校正。返回R/R方式第三代CT：扇形束旋轉(zhuǎn)掃描裝置:X射線管+128-576個探測器，可在掃描架內(nèi)滑動的緊密圓形弧特點：1.射線源與檢測器同步旋轉(zhuǎn)運動，兩者張角30°-40°寬扇形射線束能覆蓋整個受檢體（重建區(qū)域），區(qū)別與平移。2.扇形束中心射束和邊緣射束到檢測器的距離相等，測量差異減少，掃描一次可得一個方向全部數(shù)據(jù)，不需直線平移(360°)。?優(yōu)點：射線源和檢測器陣列的組合圍繞掃描對象旋轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)由大量的射線組來獲取。射線利用率高，可靠性較好，某體層的掃描時間約1秒?缺點：為防止同步旋轉(zhuǎn)掃描運動產(chǎn)生環(huán)形偽像（不同檢測器差距，通道不一致或不穩(wěn)定時或未能及時進行矯正時出現(xiàn)），需對每個探測器的靈敏度差異進行校正，第四代中得到克服。返回S/R方式第四代CT：固定旋轉(zhuǎn)掃描裝置：射線管+600-2000個探測器（固定靜止檢測器環(huán)）張角：30°-50°寬扇形射線束，旋轉(zhuǎn)掃描特點：1.檢測器排列成圓環(huán)狀并且固定不動，射線源在探測器環(huán)內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動。2.射線源運動時，每個光源到檢測器的直線形成了一組發(fā)散的射線，使得檢測器陣列與射線源所張開的角能夠包含整個掃描區(qū)域。3.每個探測器所得的投影值，相當(dāng)于以其為焦點，由射線管旋轉(zhuǎn)掃描一個扇形面而獲得(圖b)(反扇形束掃描)。4.臨床應(yīng)用中，通常是順時針旋轉(zhuǎn)一次，然后再逆時針旋轉(zhuǎn)一次。?分類：?優(yōu)點：

一個檢測器上獲得多個方向的投影數(shù)據(jù)，能克服寬扇形束掃描由于檢測器差異造成的環(huán)形偽影，掃描速度也有所提高。普通S/R：射線管旋轉(zhuǎn)軌道在固定探測器圓環(huán)內(nèi)圖3-16章動-旋轉(zhuǎn)N/R方式：射線管旋轉(zhuǎn)軌道在檢測器環(huán)外返回

射線管沿軌道作圓周運動時，檢測器環(huán)在自身中心軸上根據(jù)射線管的位置做微小變動

缺點：

整個檢測器環(huán)都要進行章動，機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜

Third&FourthGenerations(FromPicker)(FromSiemens)返回不能連續(xù)掃描高速掃描第五代CT優(yōu)點：更好的適應(yīng)動態(tài)器官的掃描分類：空間動態(tài)掃描和電子束掃描兩種與前幾代區(qū)別：取消了射線管和檢測器之間的同步掃描機械運動，利用電子控制的非機械運動式同步掃描，掃描速度大大提高

返回

電子束掃描（超高速）裝置：大型鐘型X射線管+靜止排列檢測器環(huán)工作過程：X射線管電子槍發(fā)射電子束→聚焦線圈、偏轉(zhuǎn)線圈→電子束高速360°旋轉(zhuǎn)→圓形靶→靶的圓周上各點依次產(chǎn)生不同方位的扇形X線束→準(zhǔn)直器→受檢體→衰減射線束→檢測器環(huán)→檢測出來自不同方位上的投影值真空泵靶環(huán)掃描床電子槍電子束聚焦線圈偏轉(zhuǎn)線圈X線束電子束掃描方式E-BeamCTScannerSpeed:50,100msThickness:1.5,3,6,10mmECGtriggercardiacimages(FromImatron美創(chuàng))

與反扇形掃描方式（第四代）掃描方式差別：X射線束的旋轉(zhuǎn)掃描由可控的偏轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的電子束的高速旋轉(zhuǎn)撞擊靶環(huán)而產(chǎn)生，是非機械運動優(yōu)點：掃描時間小于10毫秒，可用于心肺掃描，最有前途返回各代CT比較第一代第二代第三代第四代第五代掃描方式筆束掃描扇束掃描運動方式平移/旋轉(zhuǎn)方式連續(xù)掃描方式每個方位斷面掃描時間11約為0.01約為0.25小于0.004掃描時間3min10s~2min2.8s~10s1s~10s更快主要用途頭顱掃描全身掃描，觀察除心臟外的臟器可用于血管造影和心臟造影本節(jié)主要了解各代CT的特點及相互之間的差別。CT設(shè)備的主要技術(shù)指標(biāo)CT工作時間

掃描時間圖像重建時間周期時間。CT系統(tǒng)部件CT圖像質(zhì)量指標(biāo)（3-4節(jié)）

1.掃描時間：CT掃描時間在醫(yī)學(xué)中采用的指標(biāo)是指在能夠獲得設(shè)備所提供的圖像質(zhì)量的前提下，所需要的最短掃描時間越短。一方面可以縮短病人暴露在X射線中的時間，另一方面可以減少由于病人運動而引起的運動偽影，確保圖像質(zhì)量。2.圖像重建時間：是指根據(jù)原始數(shù)據(jù)進行計算機處理從而獲得CT圖像所需要的時間，重建時間短，利于及時觀察掃描圖像，迅速調(diào)整掃描策略（如薄層）。一般重建時間與重建矩陣的大小密切相關(guān)，顯然重建矩陣為512×512時所需要的時間比重建矩陣為256×256時要長。3.周期時間：對病人的某一層從掃描開始，經(jīng)重建，顯示到拍片（膠片）完成這一整個過程所需要的時間稱為周期時間。周期時間＝掃描時間＋重建時間＋拍片時間。3.3X-CT后處理技術(shù)定義：掃描→CT值數(shù)字矩陣→再處理（計算機和電子技術(shù)）→較高分辨力圖像→診斷信息圖像后處理技術(shù)的種類幾種典型的圖像后處理技術(shù)后處理功能的實現(xiàn)：

測得的CT值作為數(shù)據(jù)文件存儲在存儲器內(nèi)，根據(jù)實際需要對其進行再加工和再處理，利用編制的計算機內(nèi)的后處理軟件來實現(xiàn)，從而獲取滿意的合適的圖象，滿足臨床診斷的要求。常用的窗口技術(shù)作用：1.在圖像的任何位置上測量和顯示該位置的CT值2.任意選擇感興趣區(qū)域3.在感興趣區(qū)域內(nèi)進行統(tǒng)計學(xué)評價4.測量距離、角度、計算面積和體積5.同時存儲幾個測量區(qū)6.圖像畫面內(nèi)以某一基線做出鏡面像7.圖像位移、旋轉(zhuǎn)8.圖像的放大和縮小，多幅圖像畫面顯示9.圖像相加和相減10.圖像過濾返回1.窗口技術(shù)

1CT值→1灰度-1000-+1000H，全白-全黑，2000個灰度等級人眼灰度差＞60H才可分辨→33個黑白等級?窗口技術(shù)：彌補人眼靈敏度，充分表現(xiàn)生物信息

定義：CT機放大某段范圍的灰度，把人體中與被測組織的CT值范圍相對應(yīng)的灰度范圍定為放大的灰度范圍，其上限為全白，下限為全黑，放大或增強了局部灰度范圍內(nèi)不同灰度之間黑白對比的程度

窗口：被放大或增強的灰度范圍窗寬WW：放大范圍的上下限之差=CTmax-Ctmin窗位WL:放大灰度范圍的平均值（中心值）=CTmax+CTmin/2

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