X線計算機體層成像設(shè)備XCT培訓(xùn)課件

X線計算機體層成像設(shè)備XCT學(xué)習(xí)要點掌握CT成像原理及圖像處理技術(shù)12了解CT發(fā)展及各代掃描方式3

熟悉CT基本結(jié)構(gòu)及使用維護2X線計算機體層成像設(shè)備XCTCT的定義CT是英文“ComputedTomography”的縮寫。詞根“tomo”含有斷層的意義，具體解釋為通過對一單個層面成像而形成的X線攝影技術(shù)。從名字不難看出CT的技術(shù)基礎(chǔ)是計算機技術(shù)和X線斷層攝影技術(shù)。中文為計算機體層攝影成像，它代表一種圖像重建技術(shù)。3X線計算機體層成像設(shè)備XCT第一節(jié)概述4X線計算機體層成像設(shè)備XCT一、CT掃描機的發(fā)展簡史（一）CT的發(fā)明和誕生1917年，雷登(J．Radon)指出對二維或三維的物體，可以從各個不同方向上的投影，用數(shù)學(xué)方法計算出唯一的一張重建圖像。稱之謂雷登變換。5X線計算機體層成像設(shè)備XCT3606X線計算機體層成像設(shè)備XCT1963年，美國數(shù)學(xué)學(xué)A.M.Cormark解決了圖像重建的數(shù)學(xué)方法。1967年，豪斯菲爾德(GodfreyHounsfield)制成了第一臺可用于臨床的CT。1971年9月第一臺頭掃描CT機安裝在英國的一所醫(yī)院中。1972年，第一張臨床CT圖像是在倫敦的AtkinsonMorley醫(yī)院拍攝的。用9天時間采集數(shù)據(jù)，2.5小時重建一幅圖像，區(qū)分衰減系數(shù)4%。7X線計算機體層成像設(shè)備XCT8X線計算機體層成像設(shè)備XCT9X線計算機體層成像設(shè)備XCTCT立即受到了醫(yī)學(xué)界的熱烈歡迎，成功震驚了整個醫(yī)學(xué)界，CT的發(fā)明被認(rèn)為是CT立即受到了醫(yī)學(xué)界的熱烈歡迎，成功震驚了整個醫(yī)學(xué)界，CT的發(fā)明被認(rèn)為是“自從倫琴1895年發(fā)現(xiàn)X線以來，在放射醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)物理和相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域里，沒有能與之相比擬的發(fā)明”Hounsfield和Cormack因發(fā)明CT獲得1979年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎。10X線計算機體層成像設(shè)備XCT11X線計算機體層成像設(shè)備XCT1974年，美國GeorgaTown醫(yī)學(xué)中心的工程師Ledley設(shè)計出了全身CT掃描機，使CT的應(yīng)用擴展到全身各個部位的影像學(xué)檢查。12X線計算機體層成像設(shè)備XCT13X線計算機體層成像設(shè)備XCT14X線計算機體層成像設(shè)備XCT（二）各代CT的掃描方式1.第一代CTX線球管為固定陽極，發(fā)射X線為直線筆形束，一個探測器，采用直線和旋轉(zhuǎn)掃描相結(jié)合，即直線掃描后，旋轉(zhuǎn)1度，再行直線掃描，旋轉(zhuǎn)180°完成一層面掃描，掃描時間3~6分鐘。矩陣象素256×256或320×320。僅用于顱腦檢查。15X線計算機體層成像設(shè)備XCT2.第二代CT與第一代無質(zhì)的區(qū)別，僅由小角度（3°~30°）扇形X線束替代了直線筆形束，探測器增至幾十個，掃描時間縮至10秒到1.5分鐘，矩陣象素與第一代CT機相同，可用于顱腦和腹部。16X線計算機體層成像設(shè)備XCT3.第三代CTX三線球管為旋轉(zhuǎn)陽極。發(fā)射X線為扇形束，角度較大達(dá)30°~45°度，探測器多達(dá)幾百個，只做旋轉(zhuǎn)掃描，掃描時間為2.4~10秒，矩陣象素除256×256和320×320外，還有512×512。適用全身各部位。17X線計算機體層成像設(shè)備XCT4.第四代CT與第三代無質(zhì)的區(qū)別，探測器多達(dá)1000余個，固定安裝在掃描機架四周，僅X線球管繞患者旋轉(zhuǎn)，掃描時間進一步縮短至1~5秒。18X線計算機體層成像設(shè)備XCT19X線計算機體層成像設(shè)備XCT5.第五代CT為最新發(fā)展的電影掃描CT(cineCTscanner)，在掃描速度上有飛躍發(fā)展，采用電子槍結(jié)構(gòu)，使每次掃描時間縮短至50毫秒，大大有利于心臟CT掃描。20X線計算機體層成像設(shè)備XCT21X線計算機體層成像設(shè)備XCT22X線計算機體層成像設(shè)備XCT二、CT掃描機的發(fā)展趨勢自1972年世界上第一臺CT應(yīng)用到臨床以來，CT經(jīng)歷了從第一代到第五代迅猛發(fā)展，特別是1999年出現(xiàn)四層螺旋CT后，人們提出了“CT綠色革命”的概念，CT向著更低輻射劑量、更快的采集和重建速度、多樣的圖像重建處理、更多的人性化方向發(fā)展。23X線計算機體層成像設(shè)備XCT2001年北美放射學(xué)會(RSNA)第87屆年會上提出“掃描層數(shù)更多，掃描時間更短”的口號后，近幾年時間，螺旋CT從單層、雙層、4層、8層、16層、至64層、“雙源CT”,發(fā)展到平板探測器在CT中的應(yīng)用開發(fā)，使CT的應(yīng)用得到進一步的的拓展。因此，CT的發(fā)展趨勢就是“卓越的各向同性分辨率，超快的機架旋轉(zhuǎn)速度，盡可能低的低劑量掃描方式，直接三維數(shù)據(jù)成像和正確臨床應(yīng)用解決方案”。主要體現(xiàn)在以下四個“面向”：24X線計算機體層成像設(shè)備XCT1.面向心臟病學(xué)的心臟CT心臟CT為心臟提供了從檢查到診斷的完整解決途徑，具有實現(xiàn)流暢順利的心血管檢查所需的所有要素：先進的ECG同步采集技術(shù)，圖像重建技術(shù)，消除期外搏動影響的直觀ECG編輯技術(shù)，確保了極為出色的圖像質(zhì)量以及最低的輻射劑量。心臟CT可進行狹窄準(zhǔn)確測量和支架植入的血管分析以及心臟形態(tài)學(xué)和功能學(xué)的分析測定。25X線計算機體層成像設(shè)備XCT5秒掃完心臟，10秒掃完全身26X線計算機體層成像設(shè)備XCT27X線計算機體層成像設(shè)備XCT2.面向急癥學(xué)的急診CT急診CT集成了針對急癥和外傷的影像學(xué)解決途徑，它提供了拓展的成像視野（FOV)，全身連續(xù)掃描范圍長達(dá)200cm，快速、直接的三維圖像重建可在患者離開檢查床前已完成并供醫(yī)生閱片，對于“時間就是生命”的急診科而言，是一個重大的突破。28X線計算機體層成像設(shè)備XCT3.面向腫瘤病學(xué)的腫瘤CT腫瘤CT實現(xiàn)面向腫瘤成像、評估和隨訪復(fù)查的最先進的掃描，直觀的計算機輔助診斷工具以及智能化的評估、自動化隨訪和CT引導(dǎo)下的介入治療，為預(yù)防診斷、腫瘤分期以及實時活檢帶來更正確的診斷。另外全面的腫瘤灌注成像將實現(xiàn)快速便捷的腫瘤成像，幫助腫瘤的鑒別診斷。29X線計算機體層成像設(shè)備XCT4.面向神經(jīng)病學(xué)的神經(jīng)CT神經(jīng)CT提供了高空間和高時間分辨率的無偽影成像技術(shù)，可對頭部、頸部、脊柱復(fù)雜神經(jīng)紊亂癥以及創(chuàng)傷與休克進行快速準(zhǔn)確的成像，自動化軟件以及減影功能，實現(xiàn)卓越的診斷效果，并實現(xiàn)復(fù)雜血管結(jié)構(gòu)的綜合評價，腦灌注成像軟件可用于休克病人和腦腫瘤的鑒別診斷。30X線計算機體層成像設(shè)備XCT第二節(jié)CT成像原理31X線計算機體層成像設(shè)備XCT一、CT成像的主要過程CT系統(tǒng)：X線管、準(zhǔn)直器、檢測器、掃描機構(gòu)、測量電路、計算機、監(jiān)視器等部分組成。32X線計算機體層成像設(shè)備XCT基本工作過程：X線——前準(zhǔn)直器形成很細(xì)的直線射束——人體被檢測層面——射出的X線束到達(dá)后準(zhǔn)直器——檢測器，檢測器將含有信息的X線轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號——測量電路將電信號放大——ADC變?yōu)閿?shù)字信號——計算機處理系統(tǒng)處理（圖像重建）按監(jiān)視器掃描制式編碼，屏幕上表示出不同灰度，顯示人體這一層面上組織密度圖像。33X線計算機體層成像設(shè)備XCT34X線計算機體層成像設(shè)備XCT35X線計算機體層成像設(shè)備XCT二、CT成像的物理原理（一）X線線性衰減系數(shù)（μ）在均勻物體中，X線衰減服從指數(shù)規(guī)律Lambert-Beer式是吸收定律。由于人體器官或組織由多種物質(zhì)成分和不同密度構(gòu)成的，X線穿透人體時各點對X線的吸收系數(shù)由于人體器官或組織由多種物質(zhì)成分和不同密度構(gòu)成的，X線穿透人體時各點對X線的吸收系數(shù)μ不同。36X線計算機體層成像設(shè)備XCT12I0是入射前X線的強度I是入射后X線的強度μ是均勻介質(zhì)的線性衰減系數(shù)d為物質(zhì)的厚度37X線計算機體層成像設(shè)備XCT38X線計算機體層成像設(shè)備XCT公式1中所用介質(zhì)是均勻一致的介質(zhì)，人體可以看成所有組織衰減系數(shù)的加權(quán)平均。公式2是測定物質(zhì)衰減系數(shù)的基本關(guān)系式和基本依據(jù)。通過它，得到投影值和二維分布矩陣，由此重建出圖像。39X線計算機體層成像設(shè)備XCT（二）CT圖像重建的基本方法圖像重建方法是圖像矩陣的求解方法。如有N×N的圖像矩陣，有N×N個獨立的線性方程組，并且求解N×N個矩陣中的體素的吸收系數(shù)μij。

N×N個方程組求解可以采用迭代法（逐次近似法）等。（逐次近似法）等。

現(xiàn)在應(yīng)用比較多的是反投影法、解釋法。解釋法包括二維傅里葉重建法和現(xiàn)在應(yīng)用比較多的是反投影法、解釋法。解釋法包括二維傅里葉重建法和濾波反投影法（filteringbackprojection，F(xiàn)BP）。40X線計算機體層成像設(shè)備XCT?1.反投影法反投影法（backprojection）又稱總和法或線性疊加法。它是利用所有X線的P值計算各個像素的μ值的二維分布。。它是利用所有X線的P值計算各個像素的μ值的二維分布?；驹恚菏菍⑺鶞y得的投影值按其原路徑平均的分配到每一點上，各個方向上投影值反投影后，在影像處進行疊加，推斷出原圖像。41X線計算機體層成像設(shè)備XCT反投影法求解過程42X線計算機體層成像設(shè)備XCT43X線計算機體層成像設(shè)備XCT反投影法會產(chǎn)生暈狀效應(yīng)44X線計算機體層成像設(shè)備XCT缺點：影像邊緣處不清晰。如果在一均勻的組織密度內(nèi)，存在吸收系數(shù)極不均勻的部分時，反投影圖像與原圖像會出現(xiàn)偽影（imageartifact）。如果在一均勻的組織密度內(nèi)，存在吸收系數(shù)極不均勻的部分時，反投影圖像與原圖像會出現(xiàn)偽影（imageartifact）。反投影數(shù)量愈多，重建圖像愈接近于原圖像，但由于存在星形偽影，而使得重建圖像的邊緣部分模糊不清。目前已經(jīng)不采用這種成像算法。45X線計算機體層成像設(shè)備XCT2.迭代法以稱逐次近似法。迭代法被Hounsfield應(yīng)用到EMI掃描機中，目前的臨床用CT已經(jīng)不再采用這種方法，故不作介紹。46X線計算機體層成像設(shè)備XCT3.分解法（解析法）分解法由于運算量較小，圖像質(zhì)量較高，目前CT機基本上都采用這種圖像重建的方法。另外，為了實現(xiàn)扇形束CT掃描和螺旋掃描，在分解法的基礎(chǔ)上，建立了扇形束CT算法和螺旋CT算法，由于比較復(fù)雜不再作介紹。47X線計算機體層成像設(shè)備XCT第三節(jié)CT掃描機的基本組成48X線計算機體層成像設(shè)備XCTCT掃描機可分為三個主要部分1.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。2.計算機和圖像重建系統(tǒng)。3.圖像顯示、記錄和存儲系統(tǒng)。49X線計算機體層成像設(shè)備XCT50X線計算機體層成像設(shè)備XCT一、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（一）X線管51X線計算機體層成像設(shè)備XCT（二）準(zhǔn)直器有兩個準(zhǔn)直器，一個是X線管前端的為前準(zhǔn)直器，決定CT掃描層厚。一個是探測器端的為后準(zhǔn)直器，它的狹縫分別對準(zhǔn)每一個探測器，使探測器只接收垂直于探測器方向的射線，盡量減少來自其他方向的散射產(chǎn)生的干擾。為了在劑量不增加的前提下，有效地利用X射線，探測器孔徑寬度要略大于前準(zhǔn)直器寬度。

52X線計算機體層成像設(shè)備XCT（三）濾過器①吸收低能X線，這些低能射線對CT圖像的形成沒有任何作用，但是卻增加了病人的照射劑量。②使穿過濾過器和受檢者的投射線束的能量分布達(dá)到均勻硬化。53X線計算機體層成像設(shè)備XCT（四）探測器X射線探測器(Detector)是一種將X射線能量轉(zhuǎn)換為可供記錄的電信號的裝置。它接收到射線照射，然后產(chǎn)生與輻射強度成正比的電信號。通常，探測器所接受到的射線信號的強弱，取決于該部位的人體截面內(nèi)組織的密度。密度高的組織，例如骨骼吸收X射線較多，探測器接收到的信號較弱；密度較低的組織，例如脂肪等吸收X射線較少，探測器獲得的信號較強。這種不同組織對X射線吸收值不同的性質(zhì)可用組織的吸收系數(shù)m來表示，所以探測器所接收到的信號強弱所反映的是人體組織不同的m值，從而對組織性質(zhì)作出判斷。54X線計算機體層成像設(shè)備XCT探測器是很復(fù)雜的器件。一個典型的探測器包括：閃爍體、光電轉(zhuǎn)換陣列和電子學(xué)部分。此外還有軟件、電源等附件。目前，CT中常用的探測器類型有兩種，一種是收集熒光的探測器，稱閃爍探測器，也叫固體探測器。一種是收集氣體電離電荷的探測器，稱氣體探測器。它收集電離作用產(chǎn)生的電子和離子，記錄由它們的電荷所產(chǎn)生的電壓信號。55X線計算機體層成像設(shè)備XCT56X線計算機體層成像設(shè)備XCT57X線計算機體層成像設(shè)備XCT1.固體探測器固體探測器是利用射線能使某些物質(zhì)閃爍發(fā)光的特性來探測射線的裝置。由于此種探測器的探測效率高，分辨時間短，既能探測帶電粒子，又能探測中性粒子；既能探測粒子的強度，又能測量它們的能量，鑒別它們的性質(zhì)。所以，固體探測器在CT掃描機中得到了廣泛的應(yīng)用。58X線計算機體層成像設(shè)備XCT固體探測器前面加有反射層，它是涂有白色氧化鎂粉末的鋁盒。它使閃爍晶體產(chǎn)生的熒光光子能大部分反射到光電陰極上。在晶體與光電倍增管間放置有機玻璃制成的光導(dǎo)，并涂有硅油以保證良好的光耦合。使用最普遍的閃爍晶體是激活碘化鈉(NaI)晶體。這種晶體的密度大，對γ射線和X射線有較大的阻止特性。它的透明度和發(fā)光度都很高。但NaI晶體極易潮解，這是它的致命缺點。NaI晶體一旦潮解，探測器效率和能量分辨力均急劇下降，以致完全不能使用。在實際應(yīng)用中，碘化鈉晶體被密封在一個鋁制外殼內(nèi)。59X線計算機體層成像設(shè)備XCT60X線計算機體層成像設(shè)備XCT2.氣體探測器氣體探測器是利用氣體(一般采用化學(xué)性能穩(wěn)定的惰性氣體)電離的原理，入射的X射線使氣體產(chǎn)生電離，通過測量電流的大小來測得入射X射線的強度。氣體探測器的結(jié)構(gòu)如圖3所示。61X線計算機體層成像設(shè)備XCT62X線計算機體層成像設(shè)備XCT氣體探測器由一系列單獨的氣體電離室構(gòu)成。各氣體電離室的上下夾面由陶瓷拼成。每個氣體電離室的X射線入射面由薄鋁板制成，兩側(cè)用薄鎢片作為隔板分隔開，所有隔板相互連通，加上500V直流電壓，起收集電子的作用。各個中心收集電極引線接至相應(yīng)的前置放大器，氣體電離室內(nèi)充滿氙氣。當(dāng)入射X射線進入各個氣體電離室后，將氣體電離，正離子由中心收集電極接收，負(fù)離子(電子)被隔板接收。正、負(fù)離子的定向運動形成電離電流。電離電流與入射的X射線強度(光子數(shù))成正比，很微弱，經(jīng)前置放大器放大后，送入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。電離電流會產(chǎn)生高溫，因而隔板和收集電極均采用鎢片。63X線計算機體層成像設(shè)備XCT隔板與X射線入射方向一致，起到后準(zhǔn)直器的作用，它可防止由被測病人產(chǎn)生的散射線進入電離室。氣體探測器的光子轉(zhuǎn)換效率比固體探測器要低。采用高壓氙氣可以增大氣體的密度，提高轉(zhuǎn)換效率。但由于鎢片機械強度有限，所以不能采用太高的壓力，這就限制了轉(zhuǎn)換效率的進一步提高。但由于其幾何效率高于固體探測器的幾何效率，因而實際上這兩種探測器的總檢測效率大致相近。氣體探測器中各個氣體電離室是相互連通的一個整體，處在相同的氣壓、密度、純度、溫度條件下，因而有較好的一致性。64X線計算機體層成像設(shè)備XCT由于kV存在波動，CTX射線管輻射的X射線強度不穩(wěn)定，而X射線強度變化對成像有很大的影響。因此，一般在探測器的兩端裝有參考探測器通道。參考探測器用來測量入射人體前的原始X射線強度以修正探測器的測量結(jié)果。在掃描和采集數(shù)據(jù)過程中保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性是非常重要的。為防止探測器輸出信號出現(xiàn)零位漂移，在掃描過程中需對探測器的變化進行校正，使得在每個X射線脈沖到來之前所有探測器輸出皆為0。此外，每天還應(yīng)對系統(tǒng)漂移進行校正，保證在全部動態(tài)范圍內(nèi)的線性和穩(wěn)定性。65X線計算機體層成像設(shè)備XCT（五）數(shù)據(jù)測量裝置數(shù)據(jù)測量裝置位于探測器陳列和計算機之間，它的任務(wù)是將探測器輸出的微弱信號經(jīng)過前置放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換后送往計算機，供計算機進行圖像重建。66X線計算機體層成像設(shè)備XCT（六）機架CT掃描機架是一個結(jié)構(gòu)框架，內(nèi)部有一個旋轉(zhuǎn)掃描架，上面裝有高壓發(fā)生器和X線管，同時帶有濾過器、準(zhǔn)直器、探測器以及數(shù)字傳輸裝置。在螺旋CT中，為了幫助冷卻X線管運行時產(chǎn)生的熱量，機架內(nèi)配有油-空氣冷卻的熱交換器。67X線計算機體層成像設(shè)備XCT在機架上有一個貫穿掃描機架的也，稱為掃描孔，借助于安放在掃描孔中的激光束裝置對病人進行掃描定位，部分CT掃描機的直徑可達(dá)78cm。CT掃描機架為了滿足病人進行檢查的需要，機架可以做偏離垂直平面的前后傾斜，隨著CT機型號不同而不同，一般在±12~±30°之間。68X線計算機體層成像設(shè)備XCT69X線計算機體層成像設(shè)備XCT（七）掃描床用于掃描時按計劃將病人輸送到掃描野，并使預(yù)定掃描層定位于掃描平面。床面前端可安裝頭托，適應(yīng)特殊需要時應(yīng)用。慶體能夠升降，以便于病人上下。1.床面材料沒有功能，透X線性能好，又要承重能力強，掃描床面為碳素纖維增強塑料制成。2.床面承重要求達(dá)200千克。3.床面行程要求有較大的活動范圍，一般200厘米。4.定位精度要求床面的定位精度達(dá)0.25毫米，以保證掃描層定位準(zhǔn)確，重復(fù)性好。70X線計算機體層成像設(shè)備XCT5.最低高度掃描床有升降功能，便于病人上下，最低35厘米。6.互鎖功能與掃描架互鎖，保證床面或掃描架的活動不會與對方發(fā)生碰撞、擠壓病人。71X線計算機體層成像設(shè)備XCT72X線計算機體層成像設(shè)備XCT二、計算機和圖像重建系統(tǒng)CT掃描機的整個系統(tǒng)都是用計算機來管理，通常用計算機(又稱主控計算機)執(zhí)行系統(tǒng)管理、任務(wù)分配和外設(shè)控制等任務(wù)。具體的內(nèi)容是①控制和監(jiān)視整個系統(tǒng)掃描過程，并將采集的數(shù)據(jù)送入存儲器；②CT的校正和輸入數(shù)據(jù)的擴展；③人機對話并控制掃描等信息傳送；④圖像重建的程序控制；⑤故障診斷和分析。同時。采用專用計算機(又稱“列陣處理機”)來執(zhí)行圖像重建和處理。73X線計算機體層成像設(shè)備XCT（一）主控計算機主要用于CT機系統(tǒng)控制，負(fù)責(zé)系統(tǒng)管理，圖像數(shù)據(jù)儲存，人機對話。一般用標(biāo)準(zhǔn)小型機或微型機。1.類型主要分為專業(yè)級和PC級兩種。目前多層螺旋CT均采用專業(yè)級雙核技術(shù)。2.內(nèi)存128M~2G.3.硬盤硬盤用于存儲近期原始圖像數(shù)據(jù)。硬盤大小決定了存儲容量，現(xiàn)多用10~70G,也有用多個硬盤組成硬盤陳列使用，以進一步擴大存儲容量。74X線計算機體層成像設(shè)備XCT4.磁光盤、光盤用于永久性記錄圖像數(shù)據(jù)或原始數(shù)據(jù)。磁光盤，CD-R，可以接受并記錄主控計算機傳來的數(shù)據(jù)，也可以將存儲的數(shù)據(jù)傳回CT的主控計算機，用CT的軟件對數(shù)據(jù)進行各種處理。5.接口用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接方式。常見有數(shù)字接口、DICOM接口和PC機的USB接口等。6.不間斷電源（UPS）停電后可供應(yīng)主控計算機工作10~15min不等，保證計算機按正常程序關(guān)機，保護計算機硬件和軟件不受損壞。75X線計算機體層成像設(shè)備XCT（二）重建計算機處理數(shù)據(jù)量大的高檔CT設(shè)置圖像重建計算機，是多CPU并行處理專用計算機。它接受控測器或磁盤傳來的原始數(shù)據(jù)，進行預(yù)處理和圖像重建，圖像數(shù)據(jù)送主控計算機存儲。1.重建矩陣重建圖像時使用的矩陣，它和重建范圍共同決定像素大小，影響著圖像的空間分辨率，常見重建矩陣有512X512等。76X線計算機體層成像設(shè)備XCT2.重建時間是指圖像處理機使用采集數(shù)據(jù)重建出一幅CT圖像需要的時間。重建時間與重建矩陣大小有關(guān)，與處理器的主頻、內(nèi)存配置有關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)軸掃和螺旋掃描的重建時間不同。重建時間短，可以及時看到掃描圖像，便于隨時進行相關(guān)處理。77X線計算機體層成像設(shè)備XCT（三）軟件系統(tǒng)CT設(shè)有兩大軟件系統(tǒng)：維修功能軟件和診斷功能軟件。1、維修功能軟件用于CT系統(tǒng)安裝設(shè)置、調(diào)整、維護。此軟件一般為設(shè)備工程師專用。通過CT維修功能軟件，可以方便的完成CT機的安裝驗收檢測，查看故障日志及報錯代碼等。78X線計算機體層成像設(shè)備XCT2、診斷功能軟件包括：①CT機基本應(yīng)用軟件，指各種CT均具有的掃描、診斷、顯示和記錄功能；②圖像基本處理軟件，如定位掃描、目標(biāo)掃描、快速連續(xù)掃描、平滑過濾、高分辨率掃描，各種測量等；③后處理功能：由于掃描層厚達(dá)0、5mm，z軸方向分辨率提高，基本上達(dá)到了各項同性，因此多種后處理軟件得到的圖像如同直接掃描的圖像一樣良好。后處理軟件的功能圖像處理中介紹。79X線計算機體層成像設(shè)備XCT（四）工作站工作站早期稱為獨立診斷臺。1、用途工作站主要用來作圖像后處理。在掃描且圖像重建完成后，圖像的后處理工作在工作站進行。在工作量較小的情況下可以不設(shè)，即掃描到后處理、軟閱讀、出片等所有工作都在主控制臺進行。80X線計算機體層成像設(shè)備XCT2、結(jié)構(gòu)即一臺高配置計算機，配用各種專用軟件。它的硬件配置包括CPU速度、內(nèi)存容量、硬盤容量、CD-R、接口顯示器。常見的工作站是通過網(wǎng)絡(luò)從主控制臺傳來數(shù)據(jù)，進行圖像處理、診斷，并可存儲、傳輸、硬拷貝。新的一種工作站稱作并行后處理工作站。它與主控制臺共享病人數(shù)據(jù)庫，主動直接讀取，消除了傳送環(huán)節(jié)，省時、方便。81X線計算機體層成像設(shè)備XCT三、圖像顯示、記錄和儲存系統(tǒng)計算機和圖像重建系統(tǒng)提供的數(shù)字圖像，通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換(D/A轉(zhuǎn)換)，顯示器正在監(jiān)視器上，可以通過激光打印形成膠片或者通過光盤刻錄將圖像記錄在光盤上保存。未完成上述任務(wù)，CT掃描機上配置了圖像顯示、記錄和存儲系統(tǒng)。82X線計算機體層成像設(shè)備XCT(一)圖像顯示系統(tǒng)-顯示器CT的圖像顯示系統(tǒng)是利用黑白監(jiān)視器、彩色顯示器、液晶顯示器，圖像的顯示是以不同的灰度等級顯示，而非圖像數(shù)據(jù)。通常512*512,1280*1024顯示矩陣。83X線計算機體層成像設(shè)備XCT（二）圖像存儲系統(tǒng)CT是數(shù)字成像，可以以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的形式來存儲圖像，數(shù)字圖像是以二維像素矩陣的方式來存儲的。目前圖像存儲常用磁盤或光盤來進行存儲，圖像存儲的優(yōu)點是：方便圖像處理和圖像轉(zhuǎn)換，減少圖像丟失的可能，縮小圖像歸檔的空間。84X線計算機體層成像設(shè)備XCT（三）圖像記錄系統(tǒng)對CT圖像膠片記錄要求嚴(yán)格，要求圖像有良好的密度分辨率和較高的空間分辨率，以區(qū)分組織在密度上的細(xì)微差別和分別細(xì)微的解剖結(jié)構(gòu)，能滿足這些要求的有兩類膠片記錄系統(tǒng)CRT型多幅相機和激光型相機。85X線計算機體層成像設(shè)備XCT1、CRT型多幅相機陰極射線管(CRT)型多幅相機利用電子束掃描的陰極射線管把視頻信號變?yōu)閳D像信號，顯示在監(jiān)視器屏幕上。經(jīng)過光學(xué)透鏡把屏幕上的圖像聚焦后根據(jù)需要顯示幅數(shù)，投照在膠片的相應(yīng)部位使膠片感光，然后經(jīng)過暗室處理形成一張CT影像膠片。現(xiàn)代CT基本不再使用這種記錄系統(tǒng)。86X線計算機體層成像設(shè)備XCT2激光型多幅相機激光型多幅相機又稱激光照相機和激光打印機，目前廣泛應(yīng)用于CT、MRI、CR、DR、DSA、ECT等數(shù)字化設(shè)備，其用途和CRT多幅相機相同，但成像原理完全不同。其工作原理在數(shù)字成像設(shè)備中已經(jīng)講述，不再敘述。87X線計算機體層成像設(shè)備XCT第四節(jié)CT圖像處理系統(tǒng)88X線計算機體層成像設(shè)備XCT經(jīng)掃描獲得的像素CT值數(shù)字矩陣直接轉(zhuǎn)換成的圖像，往往不能被臨床利用，還需要對數(shù)字矩陣做各種各樣的再處理，才能轉(zhuǎn)變成可利用的圖像。這樣處理以后，還可根據(jù)臨床需要，對圖像做某種和某些處理及變換，圖像的處理技術(shù)就是根據(jù)這些實際的需要產(chǎn)生的。圖像處理技術(shù)，就是根據(jù)一定的數(shù)學(xué)模型應(yīng)用計算機技術(shù)，以已經(jīng)獲取的像素CT值數(shù)字矩陣進行有的放矢的再加工處理，使圖像能被方便識別，快速獲取準(zhǔn)確診斷信息的技術(shù)。89X線計算機體層成像設(shè)備XCT一、圖像處理功能的種類圖像處理功能的種類其實都是對檢測出的CT值進行相應(yīng)的數(shù)學(xué)變換和計算。這些程序已固化在機器內(nèi)部，只需簡單操作就可以實現(xiàn)其功能。其種類大致有：1.窗口技術(shù)2.圖像縮小、放大、移動。3.測CT值4.旋轉(zhuǎn)、黑白反轉(zhuǎn)5.感興趣區(qū)評估、測量6.CT值分布曲線7.測定距離、角度、面積90X線計算機體層成像設(shè)備XCT8.多幅顯示9.靜態(tài)和動態(tài)顯示10.任意斷面成像11.二維、三維成像12.圖像相加、相減及其他組合操作91X線計算機體層成像設(shè)備XCT二、顯示功能處理（一）CT值與灰度顯示1.CT值（CTnumber）CT掃描中X線衰減系數(shù)的單位，用于表示CT影像中組織結(jié)構(gòu)的線性衰減系數(shù)(吸收系數(shù))的相對值。簡言之：物體對水的相對吸收值定義為CT值。CT值用亨氏單位（Hounsfieldunit）表示，簡寫為HU。92X線計算機體層成像設(shè)備XCT計算機以X線掃描所得的信息，計算出每個單位容積的衰減系數(shù)μ值。這個μ值在換算成CT值。

CT值的計算公式如下：

CT值=（μm－μw／μw）×αα系分度因數(shù)。現(xiàn)在用亨氏單位（H），為1000。

μw為73keV能量X線在水中的線性衰減系數(shù)，

。93X線計算機體層成像設(shè)備XCT94X線計算機體層成像設(shè)備XCT人體內(nèi)不同密度的組織CT值均介于2000個分度之間，如果CT圖像用2000個灰階來表示，其圖像層次將非常豐富。但人眼一般僅能分辨出16個灰階，若將2000個分度劃分為16個灰階，則每個灰階的CT值為125（2000/16）Hu，即相鄰兩個組織間CT值相差125Hu時，人眼才能分辨。為了能觀察到CT機所具有的較高的密度分辨力，引進了窗寬和窗位。95X線計算機體層成像設(shè)備XCT2.灰度顯示灰度：指圖像面黑白或明暗的程度。從全黑到全白可有無數(shù)個不同的灰度。CT影像是以灰度分布的形式顯示的圖像。CT圖像的本質(zhì)是μ成像。若CT值按2000個計算，相應(yīng)的灰度值也有2000個，即從全黑（CT值為－l000）到全白（CT值為＋1000）有2000個不同的黑白或明暗等級（灰度），CT像是一個灰度不同、且灰度變化不連續(xù)的圖像。96X線計算機體層成像設(shè)備XCT（二）窗口技術(shù)1.窗寬和窗位選擇CT圖像的CT值達(dá)2000個CT值，圖像上從全黑到全白應(yīng)能顯示2000個不同的黑白程度(2000個灰度等級)。將每個CT值對應(yīng)顯示器的一個灰階，顯示器能顯示出這么多灰階的CT圖像。人眼能否鑒別這么多的CT灰階？人眼全灰度標(biāo)范圍內(nèi)，當(dāng)兩個像素的灰度相差60HU時，才能分辨出它們有不同的黑白程度(相當(dāng)于把從全黑到全白只能分成約33個灰階)。97X線計算機體層成像設(shè)備XCT窗口技術(shù)是CT檢查中用以觀察不同密度的正常組織結(jié)構(gòu)或病變組織的一種顯示技術(shù)，包括窗寬（windowwidth）和窗位(windowlevel)。由于各種組織結(jié)構(gòu)或病變的CT值各不相同，因此，欲顯示某一組織結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)時，應(yīng)當(dāng)選擇合適的窗寬和窗位來顯示該組織結(jié)構(gòu)或病變，以獲得最佳的圖像。98X線計算機體層成像設(shè)備XCT窗寬(windowwidth)：就是顯示圖象上所包括的１６個灰階Ｃ值的范圍。在此CT值范圍內(nèi)的組織和病變均以不同的模擬的灰度顯示。數(shù)字成像方式的圖像顯示中，根據(jù)人眼視覺分辨力的需要，對興趣結(jié)構(gòu)所占據(jù)的灰階范圍作選擇性顯示的技術(shù)。

99X線計算機體層成像設(shè)備XCT窗位(windowlevel)又稱窗中心，是指CT圖象上黑白刻度中心點CT值范圍。數(shù)字成像方式的圖像顯示中；以某一灰階為中心點，選擇性顯示該中心上、下一定范圍內(nèi)的灰階，該中心點即為窗位。同樣的窗寬，由于窗位不同，其所包括CT值范圍的CT值也有差異。100X線計算機體層成像設(shè)備XCTCT檢查中窗口技術(shù)的應(yīng)用,窗寬和窗位的選擇，關(guān)系到組織結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的顯示，一般根據(jù)所要顯示的組織結(jié)構(gòu)CT值的變化范圍來確定恰當(dāng)?shù)拇皩捄痛拔?，尤其?dāng)正常組織與病變組織間密度差別較小時，必須使用窄窗寬才能顯示病變。加大窗寬，圖像層次增多，組織對比減少，細(xì)節(jié)顯示差；縮小窗寬，圖像層次減少，組織對比增加。因此，必須選擇合適的窗寬和窗位，相互協(xié)調(diào)，才能獲得既有一定層次，又有良好對比的圖像。101X線計算機體層成像設(shè)備XCT102X線計算機體層成像設(shè)備XCT103X線計算機體層成像設(shè)備XCT（三）圖像的放大和縮小目的是擴展顯示的視野。采用簡單的數(shù)字放大或縮小計算方法。從圖像數(shù)據(jù)矩陣選出一部分圖像數(shù)據(jù)并擴展到與原來圖像矩陣一一對應(yīng)，達(dá)到放大顯示圖像目的。104X線計算機體層成像設(shè)備XCT105X線計算機體層成像設(shè)備XCT（四）圖像反轉(zhuǎn)是圖像灰度的正負(fù)反轉(zhuǎn)，圖像中像素灰度值的大小反轉(zhuǎn)，在視覺上體現(xiàn)為黑白反轉(zhuǎn)，即高密度的組織變?yōu)榈兔芏取?06X線計算機體層成像設(shè)備XCT107X線計算機體層成像設(shè)備XCT108X線計算機體層成像設(shè)備XCT（五）測量興趣區(qū)域1.確定興趣區(qū)域為觀察圖像中的某一區(qū)域，人為的設(shè)定這一區(qū)域范圍，進行區(qū)域內(nèi)圖像放大、CT值分布計算、面積或體積計算等，劃定這一區(qū)域為ROI(regionofinterest)。確定ROI可以選擇矩形、圓形、橢圓形或任意形狀區(qū)域，使用光筆或電阻筆在模擬的屏幕板上劃定，顯示器屏幕上即可標(biāo)出所畫定的ROI。109X線計算機體層成像設(shè)備XCT110X線計算機體層成像設(shè)備XCT2測量興趣區(qū)域在顯示的圖像中能比較精確地了解到所確定ROI內(nèi)的平均CT值，并且可在屏幕上顯示出CT值分布曲線111X線計算機體層成像設(shè)備XCT112X線計算機體層成像設(shè)備XCT113X線計算機體層成像設(shè)備XCT四、CT圖像后處理技術(shù)（一）二維重組1、多平面重組：矢狀面重組冠狀面重組斜面重組：旋轉(zhuǎn)任意層面重組2、曲面重組：

組織拉直同層面重組114X線計算機體層成像設(shè)備XCT1.多平面重組重組是將己有的各個層面中的有關(guān)顯示數(shù)據(jù)取出來重新組合成為新的層面：矢狀面、冠狀面、斜面及任意曲面的圖象。螺旋CT掃描，一次掃描采集的原始數(shù)據(jù)，不增加X線照射量，也排除了呼吸運動的偽影。重組的圖象用顯示數(shù)據(jù)重建，直接重建的圖象用原始數(shù)據(jù)重建。115X線計算機體層成像設(shè)備XCT116X線計算機體層成像設(shè)備XCT胃癌MPR冠狀位重建斜冠狀位重建矢狀位重建原始橫斷面117X線計算機體層成像設(shè)備XCT肺動脈栓塞MPR冠狀面重建矢狀面重建原始橫斷面圖118X線計算機體層成像設(shè)備XCT2.曲面重建(CPR)：是MPR的一種特殊方法，適合于人體一些曲面結(jié)構(gòu)器官的顯示，如：頜骨、迂曲的血管、支氣管等。曲面重建圖象的客觀性頜準(zhǔn)確性和操作者點畫線的精確性有很密切的關(guān)系。119X線計算機體層成像設(shè)備XCT120X線計算機體層成像設(shè)備XCT121X線計算機體層成像設(shè)備XCT曲面重建122X線計算機體層成像設(shè)備XCT胸部胸部CPR123X線計算機體層成像設(shè)備XCT正常腎動脈CPR124X線計算機體層成像設(shè)備XCT（二）三維重組技術(shù)表面遮蓋顯示（SSD）最大密度投影（MIP）最小密度投影（MinP）容積顯示（VRT）腔內(nèi)重建技術(shù)（VE）125X線計算機體層成像設(shè)備XCT1、容積重建（VR）：VR將每個層面容積資料中的所有體素加以利用，從而獲得全面的解剖信息和良好的空間關(guān)系。VR通過對容積內(nèi)不同體素施加不同的透明度，可以透過透明部分觀察其后的結(jié)構(gòu)，具有深度感，能更好地顯示病變的比鄰關(guān)系，實現(xiàn)四維立體顯示效果。

126X線計算機體層成像設(shè)備XCTVR能自動將密度與色彩相結(jié)合，不但能在解剖上區(qū)分病變，還可以更好地顯示病變與正常組織的密度差以及病變本身的密度差別。缺點：對計算機的運算能力有較高的要求，因為參數(shù)選擇較復(fù)雜，需要計算大量的數(shù)據(jù)，處理和顯示過程花費時間較長。127X線計算機體層成像設(shè)備XCT128X線計算機體層成像設(shè)備XCT129X線計算機體層成像設(shè)備XCT130X線計算機體層成像設(shè)備XCT131X線計算機體層成像設(shè)備XCT正常手掌骨結(jié)構(gòu)及軟組織(肌腱)VR

132X線計算機體層成像設(shè)備XCT133X線計算機體層成像設(shè)備XCT134X線計算機體層成像設(shè)備XCT腹部血管VR

135X線計算機體層成像設(shè)備XCTCRMIPCRVR136X線計算機體層成像設(shè)備XCT137X線計算機體層成像設(shè)備XCT138X線計算機體層成像設(shè)備XCT2、最大密度投影（MIP）

MIP是利用容積數(shù)據(jù)中在視線方向上密度最大的全部像元值成像的投影技術(shù)之一。其主要的優(yōu)勢是可以較真實地反映組織的密度差異，缺點是對密度接近且結(jié)構(gòu)相互重疊的復(fù)雜解剖部位不能獲得有價值的圖像。139X線計算機體層成像設(shè)備XCTMIP常用于具有相對高密度的組織和結(jié)構(gòu)，如血管及管壁的鈣化斑塊、肺內(nèi)結(jié)節(jié)與腫塊、明顯強化的軟組織占位病灶、骨骼等。血管MIP需靜脈注射對比劑后進行，膽系MIP需靜脈注射膽影葡胺后掃描。

140X線計算機體層成像設(shè)備XCTMIP141X線計算機體層成像設(shè)備XCT

胸部血管MIP142X線計算機體層成像設(shè)備XCT

胸部骨骼MIP

143X線計算機體層成像設(shè)備XCT144X線計算機體層成像設(shè)備XCT

腹部血管MIP145X線計算機體層成像設(shè)備XCT

正常腎動脈MIP146X線計算機體層成像設(shè)備XCT雙側(cè)股動脈MIP

147X線計算機體層成像設(shè)備XCTMIP比VR顯示髂動脈鈣化更加清晰。148X線計算機體層成像設(shè)備XCTMIP與SSD重建技術(shù)比較MIP：可分辨血管壁鈣化與充盈造影劑的血管腔SSD：不能反映灰階度149X線計算機體層成像設(shè)備XCT3、最小密度投影（Min－IP）

Min－IP是利用容積數(shù)據(jù)中在視線方向上密度最小的像元值成像的投影技術(shù)。由于人體內(nèi)的組織器官中氣道和經(jīng)過特殊處理（清潔后充氣）的胃腸道等的CT值最低（-1000HU），

所以Min－IP主要用于顯示大氣道、支氣管樹和胃腸道等中空器官的病變。

150X線計算機體層成像設(shè)備XCTMinIP151X線計算機體層成像設(shè)備XCT4、虛擬內(nèi)窺鏡虛擬內(nèi)窺鏡技術(shù)即CTVE(CTVirtualEndoscopy)技術(shù)，是隨著計算機技術(shù)、計算機圖形學(xué)、計算機圖像處理尤其是虛擬現(xiàn)實等學(xué)科的發(fā)展而逐步形成的一種獨特的醫(yī)學(xué)圖像后處理技術(shù)。指螺旋CT機對選定的軀體部位行連續(xù)容積掃描采樣后，借助導(dǎo)航技術(shù)（Navigation）或漫游技術(shù)（FlyThrough）以及偽彩技術(shù)來逼真地模擬腔道內(nèi)鏡檢查的一種方法。152X線計算機體層成像設(shè)備XCT可以逼真的在任意CT位置斷面上進入任意大小管道如胃腸腔、氣管、支氣管等，以管道腔內(nèi)中心為軸心，在充氣腔內(nèi)循腔道縱軸向頭端或尾端方向“漫游”，利用遠(yuǎn)景投影軟件功能調(diào)整視屏距、物屏距、視角、透視方向及亮度，顯示該節(jié)段內(nèi)任意腔道的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并賦以偽彩色，同時不斷縮短物屏距，產(chǎn)生目標(biāo)物體逐漸向觀察者靠近并逐漸放大的圖像，產(chǎn)生類似纖維內(nèi)窺鏡在腔內(nèi)前進的直觀動態(tài)三維立體重建圖像，稱為CT內(nèi)窺鏡。153X線計算機體層成像設(shè)備XCT仿真內(nèi)窺鏡－－氣管154X線計算機體層成像設(shè)備XCT仿真內(nèi)窺鏡－－正常喉腔155X線計算機體層成像設(shè)備XCT仿真內(nèi)窺鏡－－喉癌156X線計算機體層成像設(shè)備XCT仿真胃鏡157X線計算機體層成像設(shè)備XCT胃癌CTVE

158X線計算機體層成像設(shè)備XCTCTVE直觀立體的顯示椎管內(nèi)情況159X線計算機體層成像設(shè)備XCT5、表面遮蓋顯示SSD是在一個由“象素”構(gòu)成的數(shù)學(xué)容積中，根據(jù)預(yù)先確定的閾CT值，通過計算機將在閾CT值范圍內(nèi)的組織結(jié)構(gòu)(象素)聯(lián)接形成的一個數(shù)學(xué)模擬三維圖象。160X線計算機體層成像設(shè)備XCTSSD應(yīng)用深度編碼，使圖像有深度感，立體直觀?？梢酝ㄟ^確定不同的閾值來顯示檢查對象的不同靶結(jié)構(gòu)。圖象類似鋇劑充盈相。161X線計算機體層成像設(shè)備XCT缺點：①只能選擇單一的閾值，結(jié)果使閾值以外的象素信息丟失，僅利用10%的數(shù)據(jù)。②不能表示實際組織的密度信息。③圖像對閾值的變化非常敏感，不適當(dāng)?shù)拈撝颠x擇可能丟失相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)。如骨的三維成像觀察骨折時，閾值選擇不當(dāng)，能出現(xiàn)“假孔”現(xiàn)象。因此正確確定相應(yīng)的CT閾值非常重要。162X線計算機體層成像設(shè)備XCT④另一個缺點是本法獲得的圖像是不透明的，無法了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如血管成像時不易區(qū)分鈣化與血管腔內(nèi)造影劑(亦可采用分段法Segmentation，再次調(diào)整閾值去除鈣化，將鈣化與血管模型分別賦予偽彩色后疊加形成圖像)。⑤血管狹窄的長度與寬度能被低估。163X線計算機體層成像設(shè)備XCT164X線計算機體層成像設(shè)備XCTSSD三維重建清晰顯示脊椎解剖關(guān)系165X線計算機體層成像設(shè)備XCT手掌骨結(jié)構(gòu)SSD166X線計算機體層成像設(shè)備XCT正常肝脾及其血管SSD

167X線計算機體層成像設(shè)備XCT喉、氣管

透明三維Raysum（透明顯示）

168X線計算機體層成像設(shè)備XCT空氣灌腸CT成像169X線計算機體層成像設(shè)備XCT170X線計算機體層成像設(shè)備XCT第五節(jié)螺旋CT171X線計算機體層成像設(shè)備XCT一、概述螺旋CT突破了傳統(tǒng)CT的設(shè)計，采用滑環(huán)技術(shù)，將電源電纜和一些信號線與固定機架內(nèi)不同金屬環(huán)相連運動的X射線管和探測器滑動電刷與金屬環(huán)導(dǎo)聯(lián)。球管和探測器不受電纜長度限制，沿人體長軸連續(xù)勻速旋轉(zhuǎn)，掃描床同步勻速遞進（傳統(tǒng)CT掃描床在掃描時靜止不動），掃描軌跡呈螺旋狀前進，可快速、不間斷地完成容積掃描。

172X線計算機體層成像設(shè)備XCT（一）螺旋CT掃描原理1.原理在螺旋CT掃描過程中，與傳統(tǒng)的掃描最大的不同在于數(shù)據(jù)的采集不是一層一層地進行的，而是連續(xù)的容積掃描。在掃描過程中，X線管連續(xù)的圍繞病人旋轉(zhuǎn)，與此同時，承托病人的掃描床勻速的向機架掃描孔內(nèi)推進，這樣X線束在病人的掃描部位的照射軌跡是螺旋狀的，因此稱為螺旋掃描，螺旋掃描是采集人體組織一段體積的信息，因此這一技術(shù)也叫容積掃描。173X線計算機體層成像設(shè)備XCT174X線計算機體層成像設(shè)備XCT2.實現(xiàn)螺旋掃描的前提條件①依靠滑環(huán)技術(shù)使X線管能在連續(xù)地沿著一個方向旋轉(zhuǎn)。②掃描床能同步勻速直線運動。③使用大功率，高熱容量和散熱率高的X線管。④具有螺旋掃描的加權(quán)算法的條件。⑤選用計算速度快、存儲容量大的計算機系統(tǒng)。175X線計算機體層成像設(shè)備XCT3.螺旋掃描的優(yōu)點①提高掃描速度，減少運動偽影，提高了對比劑的利用率。②薄層掃描，不會產(chǎn)生病灶的遺漏。③可任意、回顧性重建，無層間隔大小的約束和重建次數(shù)的約束。④容積掃描，提高了多方位和三維圖像重建的質(zhì)量。176X線計算機體層成像設(shè)備XCT4.常規(guī)CT的缺點①掃描時間長。②會產(chǎn)生病灶的遺漏。③不能準(zhǔn)確多方位和三維圖像重建。④增強掃描只能掃描有限的幾個層面。177X線計算機體層成像設(shè)備XCT178X線計算機體層成像設(shè)備XCT179X線計算機體層成像設(shè)備XCT180X線計算機體層成像設(shè)備XCT181X線計算機體層成像設(shè)備XCT（二）螺旋掃描的常用參數(shù)1.螺距：球管旋轉(zhuǎn)一周檢查床移動的距離與掃描線束厚度（即層厚）的比值。螺距等于0時，相當(dāng)于傳統(tǒng)CT掃描；螺距等于0.5時，X線管旋轉(zhuǎn)曝光2周；螺距等于1時，X線管旋轉(zhuǎn)曝光1周；螺距等于2時，X線管旋轉(zhuǎn)曝光半周，螺距越大，探測器采集的信息量相對較少，圖像質(zhì)量下降。182X線計算機體層成像設(shè)備XCT螺距=每圈移床距離/層厚，螺距越大，床速越快183X線計算機體層成像設(shè)備XCT低螺距高螺距184X線計算機體層成像設(shè)備XCT2.層厚層曬太陽是指斷層的厚度。對于單螺旋CT來說，層厚主要由準(zhǔn)直器通道限定X線束寬度決定，可理解為探測器的寬度。在第一種螺距的含義下：當(dāng)螺距為0時，相當(dāng)于傳統(tǒng)CT的掃描方式。當(dāng)螺距小于層厚或小于線束的寬度時，相鄰螺圈有重疊；當(dāng)螺距等于層厚或等于線束的寬度時，相鄰的螺線圈雖無重疊，但卻緊挨著，且用于重建的斷層也緊挨著；但螺距大于層厚時，掃描覆蓋的受檢體的范圍增大。185X線計算機體層成像設(shè)備XCT在第二種螺距的含義下：當(dāng)螺距為0時，也相當(dāng)于傳統(tǒng)CT的掃描方式。當(dāng)螺距等于0.5時，掃描一圈床移動距離等于掃描線束寬度的一半，相鄰螺線圈有重疊；且用于重建的斷層也有重疊；螺距等于1.0時，掃描一圈床移距離等于掃描線束寬度；螺距等于1.5時，掃描一圈床移距離等于掃描線束的1.5倍；螺距等于2.0時，掃描一圈床移距離等于掃描線束寬度的2倍。螺距越小，掃描對受檢體覆蓋的越完全。螺距小、層厚薄可提高縱向分辨率，對檢出小病灶有利。186X線計算機體層成像設(shè)備XCT187X線計算機體層成像設(shè)備XCT3.螺旋插值螺旋CT掃描采集數(shù)據(jù)的過程中因被檢體隨床的不斷移動，采集到的數(shù)據(jù)不是同一斷層掃描的采集結(jié)果，而時螺旋數(shù)據(jù)。為了得到同一斷層的數(shù)據(jù)并據(jù)此來重建一幅斷層圖像，就必須根據(jù)不是取自同一斷層的螺旋實測采樣值，通過某種計算即所謂的內(nèi)插算法來獲取重建所需要的同一斷層內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)，這種在欲重建圖像所對應(yīng)的同一斷層內(nèi)進行內(nèi)插數(shù)據(jù)的方法稱為螺旋插值。188X線計算機體層成像設(shè)備XCT螺旋插值是在靠近欲重建斷層的鄰近螺線圈間進行，根據(jù)與層面鄰近螺線圈上采樣點與斷層上相應(yīng)點的分布，并用一定的近函數(shù)進行一定的運算，利用運算的結(jié)果來補充欲重建斷層上的采樣值，這樣的采樣值并非實測的投影數(shù)據(jù)，而是建立投影數(shù)據(jù)的方法。完成螺旋插值運算功能的部件叫螺旋內(nèi)插器。189X線計算機體層成像設(shè)備XCT合成平面數(shù)據(jù)最容易的逼近法是采用一種“滑動”濾波器于螺旋數(shù)據(jù)上形成投影數(shù)據(jù)，目的是僅僅選擇關(guān)注的需要數(shù)據(jù)和界定數(shù)據(jù)對某一指定位置平面上反映貢獻(xiàn)的程度，實際上也是一種卷積運算。為了得到合成的平面數(shù)據(jù)，這對螺旋數(shù)據(jù)的z-軸加權(quán)法稱作螺旋內(nèi)插法，具有這種加權(quán)的功能部件通常稱作螺旋內(nèi)插器。

190X線計算機體層成像設(shè)備XCT通常采用三種不同的螺旋內(nèi)插器:

標(biāo)準(zhǔn)型、清晰型、超清晰型。為理解這些內(nèi)插器功能，首先要明白層厚仍然是限制z-軸向分辨率的因素。螺旋內(nèi)插是給螺旋數(shù)據(jù)分段加權(quán)。作為一種建立數(shù)據(jù)的方法，這些數(shù)據(jù)就如在感興趣的位置上進行軸向掃描測量得到的。對選定位置，投影數(shù)據(jù)加權(quán)后產(chǎn)生橫截面的數(shù)據(jù)，每個橫截面被限定在360o的數(shù)據(jù)組，由此重建圖像。標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)插是一種改善的內(nèi)插方法，使線性內(nèi)插的范圍減少到一周。191X線計算機體層成像設(shè)備XCT清晰內(nèi)插器采用一個高階、單邊凸函數(shù)來增加分辨率。方法是對z-軸向離開感興趣區(qū)的數(shù)據(jù)進行負(fù)向加權(quán)，由于數(shù)據(jù)從二周內(nèi)加權(quán)然后變?yōu)橐恢艿臄?shù)據(jù)。清晰內(nèi)插器具有采用更多的內(nèi)插數(shù)據(jù)的效果，也具有改變用于重建的投影數(shù)據(jù)加權(quán)作用的效果。超清晰內(nèi)插器是高階雙邊凸起的內(nèi)插器，它對三周內(nèi)的數(shù)據(jù)加權(quán)。這種超清晰內(nèi)插器使用了最多的螺旋數(shù)據(jù)來形成要重建圖像的平面數(shù)據(jù)而不犧牲z-軸的分辨率。當(dāng)然采用超清晰內(nèi)插器要大大增加數(shù)據(jù)的計算量，增加圖像的重建時間。192X線計算機體層成像設(shè)備XCT193X線計算機體層成像設(shè)備XCT二、螺旋掃描裝置（一）滑環(huán)技術(shù)常規(guī)CT掃描機的X線管系統(tǒng)的供電和數(shù)據(jù)傳遞均由電纜完成，由于電纜易纏繞，因此X線管在機架內(nèi)只能做往復(fù)運動，不能向一個方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)，掃描速度難以提高。20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的滑環(huán)技術(shù)，解決了上述問題?；h(huán)技術(shù)用一個滑環(huán)和碳刷代替電纜，滑環(huán)在轉(zhuǎn)動時一直與碳刷保持良好的接觸，紅碳刷和滑環(huán)完成X線管供電和信號的傳遞。因此可以實現(xiàn)X線管在機架內(nèi)沿一個方向連續(xù)的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了螺旋掃描。滑環(huán)技術(shù)可分為高壓滑環(huán)和低壓滑環(huán)。194X線計算機體層成像設(shè)備XCT1.高壓滑環(huán)技術(shù)機架外的高壓發(fā)生器產(chǎn)生X線管所需的高電壓，通過電纜和電刷傳輸?shù)交h(huán)上，再經(jīng)高壓滑環(huán)輸入X線管。195X線計算機體層成像設(shè)備XCT2.低壓滑環(huán)技術(shù)外部數(shù)百伏的低壓經(jīng)導(dǎo)線和電刷傳輸?shù)降蛪夯h(huán)上，由滑環(huán)傳送經(jīng)高頻發(fā)生器，高頻發(fā)生器產(chǎn)生的高壓經(jīng)過很短的一段高壓電纜輸送經(jīng)X線管。196X線計算機體層成像設(shè)備XCT高壓滑環(huán)技術(shù)和低壓滑環(huán)技術(shù)的主要區(qū)別是滑環(huán)上有沒有高壓的傳輸。實現(xiàn)低壓滑環(huán)技術(shù)的前提是高壓發(fā)生器的高頻化，高壓發(fā)生器高頻化后，體積和重量大大減小，和X線管共同旋轉(zhuǎn)在機架內(nèi)。高壓滑環(huán)的最大特點是對滑環(huán)絕緣要求以及周圍部件的絕緣要求比較高。低壓滑環(huán)技術(shù)的最大優(yōu)點是對絕緣要求不高，安全、穩(wěn)定、可靠，因此其成為未來的發(fā)展趨勢。197X線計算機體層成像設(shè)備XCT198X線計算機體層成像設(shè)備XCT（二）單層螺旋CT滑環(huán)技術(shù)的運用，使螺旋掃描成為可能，實現(xiàn)了X線的連續(xù)曝光、數(shù)據(jù)的連續(xù)采集、檢查床的連續(xù)運動，將常規(guī)的單層掃描變成了容積掃描，縮短了掃描時間，使CT的應(yīng)用范圍和各種功能得到進一步的擴展。為了實現(xiàn)滑環(huán)螺旋掃描，硬件和軟件必須進行相應(yīng)的改變，就單層螺旋CT進行簡單的介紹。199X線計算機體層成像設(shè)備XCT1.X線管滑環(huán)技術(shù)使掃描機架以連續(xù)單方向旋轉(zhuǎn)，由于成像質(zhì)量與X劑量之間的依存關(guān)系，要提高掃描速度，螺旋CT的X線管必須做到以下幾點：①管電流提高。②高熱容量和高散熱效率。③穩(wěn)定性高，壽命長。因此應(yīng)用到螺旋CT上的X線管都和常規(guī)CT的X線管有著較大的區(qū)別，比如金屬陶瓷X線管，動態(tài)飛焦點技術(shù)，零兆球管等都是適應(yīng)螺旋掃描而作的相應(yīng)改進。200X線計算機體層成像設(shè)備XCT2.探測器單層螺旋CT探測器僅有一排，目前臨床上采用的探測器主要有氣體和閃爍晶體，氣體探測器的溫度穩(wěn)定性好，但是光電轉(zhuǎn)換效率低。固體探測器光電效率高，但是溫度穩(wěn)定性差。目前單螺旋CT采用稀土陶瓷探測器，進一步提高了穩(wěn)定性。201X線計算機體層成像設(shè)備XCT3.機架與掃描床機架設(shè)計采用人機工程技術(shù)，使病人擺位更容易，感覺更舒服，一次擺位病人掃描范圍加大。機架的傾斜以及范圍的控制均可以在控制計算機上完成，操作更容易、簡單。202X線計算機體層成像設(shè)備XCT4.控制臺與計算機高速大容量計算機系統(tǒng)，實時處理和顯示已經(jīng)普遍采用，其顯示矩陣為1024X1024，改善了圖像的細(xì)節(jié)，更能充分顯示圖像包含的信息。操作可實現(xiàn)鼠標(biāo)式和觸摸式，操作十分方便。隨著連續(xù)掃描層數(shù)的增加，對計算機的內(nèi)存也要求比較高，目前可達(dá)到2G內(nèi)存。硬盤容量也相應(yīng)地增大，有的還使用磁盤陳列，同時DICOM接口技術(shù)的應(yīng)用使接口標(biāo)準(zhǔn)化，可與其他設(shè)備兼容，可以連接激光相機，以及進入PACS系統(tǒng)。203X線計算機體層成像設(shè)備XCT5.軟件技術(shù)螺旋掃描是一種體積掃描技術(shù)，它所應(yīng)用的三維組織軟件包可同時使用各種不同的顏色區(qū)分不同的組織，使三維圖像更加逼真。智能掃描可根據(jù)人體解剖形態(tài)進行掃描，最大密度投影可顯示感興趣區(qū)域而抑制不希望顯示的組織，最小密度投影可看到氣道內(nèi)的接口以及血管成像。仿真內(nèi)窺鏡等軟件技術(shù)是常規(guī)掃描不具備的。204X線計算機體層成像設(shè)備XCT（三）多層螺旋CT多層螺旋CT又稱多排CT。多層CT是在單、雙層CT基礎(chǔ)上的發(fā)展，但其性能卻與單、雙層螺旋CT大不相同。多層CT在結(jié)構(gòu)上的最大變化是有多排檢測器和多個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）。傳統(tǒng)的CT掃描一圈只獲得一幅人體圖像，而MSCT增加了探測器縱向排列的排數(shù)以及Z軸方向探測器陣列寬度，因此MSCT掃描一周可獲得2~64幅，甚至更多的CT圖像。

205X線計算機體層成像設(shè)備XCT206X線計算機體層成像設(shè)備XCTMSCT同單層螺旋CT相比，其優(yōu)越性主要來自探測器的結(jié)構(gòu)，數(shù)字采集系統(tǒng)和計算機的變化，現(xiàn)簡述如下：1.探測器的結(jié)構(gòu)、線束、螺距以及層厚（1）探測器的結(jié)構(gòu)：MSCT探測器的材料一般采用轉(zhuǎn)換效率高的稀土陶瓷閃爍晶體與光電二極管一起共同組成探測器陣列。探測器排列的方式目前有兩種類型，一種是探測207X線計算機體層成像設(shè)備XCT器的寬度均等的等款型對稱排列。另一種是各排測器的寬度不均等的非等寬型排列。為了提高線束的利用率，各排探測器排列為弧形狀。等寬型和不等寬型探測器各有利弊，等寬型探測器陣列在組合成各種層厚時較為靈活，但是各排探測器的間隙也多，而投照在間隙上的X射線不能被利用，所以線束利用率低，丟失有用信息。不等寬探測器型陣列各排探測器的間隙數(shù)目少，故線束利用率高，丟失的有用信息少，但在組合成各種層厚上不如等寬型方便。208X線計算機體層成像設(shè)備XCT（2）X射線束：在傳統(tǒng)和單層螺旋CT的掃描中，因為只有一排探測器采集數(shù)據(jù)，所以通過準(zhǔn)直后X射線束的形狀為薄扇形束，線束的寬度近似等于層厚。而在多層螺旋CT數(shù)據(jù)采集中，長軸方向有多排探測器排列采集數(shù)據(jù)，所以X線束沿長軸方向的總寬度大于等于數(shù)排探測器沿長軸方向?qū)挾鹊目偤筒趴梢?，故X射線束的形狀是以X線管焦點為頂點的四棱錐形，這樣才能覆蓋多排探測器，這樣的X射線束稱為小孔束或厚扇形束。209X線計算機體層成像設(shè)備XCT（3）螺距與層厚就多層螺旋CT而言，使用的螺距概念在含義上常有以下兩種：210X線計算機體層成像設(shè)備XCT兩種螺距的關(guān)系為：層螺距=層數(shù)X束螺距傳統(tǒng)CT和單層螺旋CT的層厚選擇，可改變線束的寬度實現(xiàn)，而且可以粗略的認(rèn)為層厚等于線束的寬度，也等于探測器的有效寬度。在多層螺旋CT中的層厚，雖然也與射線束的寬度有關(guān)，但主要取決于探測器的有效探測寬度，或者粗略說等于探測器沿長軸方向的總寬度，探測器的不同組合將對應(yīng)不同的層厚。211X線計算機體層成像設(shè)備XCT2、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳統(tǒng)CT和單層螺旋CT在進行數(shù)據(jù)采集中只有一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集通道，多層螺旋CT有多個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、多個數(shù)據(jù)通道，通過前準(zhǔn)直以及探測器排數(shù)的不同組合形式，可以獲得同的掃描層數(shù)。212X線計算機體層成像設(shè)備XCT3、多層螺旋CT的重建在采集到足夠的重建數(shù)據(jù)后，最關(guān)鍵的是重建算法的選擇與確定，由于多層螺旋CT數(shù)據(jù)采集的特點，其重建算法也不是單層螺旋的簡單變化，而是更為復(fù)雜，故不作介紹。其算法的選擇應(yīng)著眼于消除偽影、減少圖像噪聲和改善圖像質(zhì)量。213X線計算機體層成像設(shè)備XCT4.計算機系統(tǒng)目前應(yīng)用到多層螺旋CT中的計算機系統(tǒng)和常規(guī)CT、單層螺旋CT相比運算速度更快，這依賴于計算機技術(shù)的發(fā)展，例如計算機系統(tǒng)采用雙中央處理器的雙核技術(shù)，大內(nèi)存的使用，可達(dá)2G以上，硬盤均采用高速、大容量硬盤，甚至采用磁盤陣列，使計算機系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的處理運算能力以及圖像的重建速度變得非常迅速。214X線計算機體層成像設(shè)備XCT多層螺旋CT的最大優(yōu)勢首先是實現(xiàn)了圖像重建的各向異性，如長軸和橫向分辨率幾乎完全相同并且很高。其次是大大提高了檢查速度。目前全新的64層螺旋CT的使用以及雙源CT的使用，使多層螺旋CT的掃描速度又進入了一個嶄新的時代，心臟等動態(tài)器官的檢查變得更加簡單，同時三維以及各種回顧性重建變得更加多樣化。215X線計算機體層成像設(shè)備XCT伴隨著多層螺旋CT性能的進一步提高，各個方向上重建性能趨于一致，CT圖像僅僅是橫斷面圖像的概念已成為歷史，人們完全可以重建任意方位、任意剖面的圖像。伴隨著多層螺旋CT技術(shù)的進步，一定會出現(xiàn)更新更好的臨床檢查應(yīng)用技術(shù)。216X線計算機體層成像設(shè)備XCT第六節(jié)CT的使用維護217X線計算機體層成像設(shè)備XCT一、CT的使用操作CT機屬大型昂貴的精密醫(yī)療設(shè)備，必須正確使用，任何一個錯誤的操作，輕者不能完成患者的檢查，重者造成設(shè)備損壞。（一）使用原則CT機的使用應(yīng)遵循下列原則：①CT機操作人員必須具備專門知識和操作技能，熟悉CT機的結(jié)構(gòu)、工作原理、掃描參數(shù)選擇等等。應(yīng)按國家的相關(guān)規(guī)定，經(jīng)過專門