CT工作原理.ppt
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1、耳鼻咽喉头颈外科耳鼻咽喉头颈外科CT阅片阅片中南大学湘雅三医院中南大学湘雅三医院中南大学湘雅三医院中南大学湘雅三医院耳鼻咽喉头颈外科学教研室耳鼻咽喉头颈外科学教研室耳鼻咽喉头颈外科学教研室耳鼻咽喉头颈外科学教研室主任、教授、博士生导师主任、教授、博士生导师主任、教授、博士生导师主任、教授、博士生导师孙孙孙孙 虹虹虹虹提高专科提高专科CT阅片能力的重要性阅片能力的重要性 n n能观察到的结构越来越细微,影像诊断的价值、能观察到的结构越来越细微,影像诊断的价值、能观察到的结构越来越细微,影像诊断的价值、能观察到的结构越来越细微,影像诊断的价值、医师对它的依赖性越来越大;医师对它的依赖性越来越大;医
2、师对它的依赖性越来越大;医师对它的依赖性越来越大;n n解剖精细、毗邻关系复杂,重要结构多,影像解剖精细、毗邻关系复杂,重要结构多,影像解剖精细、毗邻关系复杂,重要结构多,影像解剖精细、毗邻关系复杂,重要结构多,影像判断直接关系到安全和疗效;判断直接关系到安全和疗效;判断直接关系到安全和疗效;判断直接关系到安全和疗效;n n相当一部分临床医师对耳鼻咽喉头颈外科领域相当一部分临床医师对耳鼻咽喉头颈外科领域相当一部分临床医师对耳鼻咽喉头颈外科领域相当一部分临床医师对耳鼻咽喉头颈外科领域内的精细影像解剖不甚熟悉,盲目依靠影响学内的精细影像解剖不甚熟悉,盲目依靠影响学内的精细影像解剖不甚熟悉,盲目依靠
3、影响学内的精细影像解剖不甚熟悉,盲目依靠影响学科发出的检查报告诊断疾病。由此造成的误诊、科发出的检查报告诊断疾病。由此造成的误诊、科发出的检查报告诊断疾病。由此造成的误诊、科发出的检查报告诊断疾病。由此造成的误诊、漏诊和误治不在少数;漏诊和误治不在少数;漏诊和误治不在少数;漏诊和误治不在少数;CT(Computed tomography)历史)历史 n nHousefield 于于1969年设计,并因此获得年设计,并因此获得1979年诺贝尔医学生物学奖;年诺贝尔医学生物学奖;n nAmbrose 首先用于临床,极为满意;首先用于临床,极为满意;n n成果于成果于1972年在英国放射学会学术会议
4、年在英国放射学会学术会议上发表,引起轰动,公认为放射诊断领上发表,引起轰动,公认为放射诊断领域内的重大的革命性的突破;域内的重大的革命性的突破;n n开始只限于头部扫描,开始只限于头部扫描,1974年年Ledley设设计了全身计了全身CT装置;装置;n n20年内,年内,CT装置不断改进,装置不断改进,14代;代;n n1985年出现年出现“电影电影CT”,即超速,即超速CT(ultra fast CT)、心血管、心血管CT(Cardiovascular CT,CVCT),为第五代;),为第五代;n n1989年螺旋年螺旋CT机问世,是机问世,是CT领域的重大领域的重大革新革新。螺旋。螺旋CT
5、的设计原理和机件构造尤的设计原理和机件构造尤其是扫描构架与常规其是扫描构架与常规CT有很大区别,终有很大区别,终将取代常规将取代常规CT。CT(Computed tomography)历史)历史 CT扫描的原理常规常规CT机的工作流程机的工作流程重要概念重要概念像素与体素像素与体素CTCT图像显示的像素密图像显示的像素密图像显示的像素密图像显示的像素密度是每个体素内各种度是每个体素内各种度是每个体素内各种度是每个体素内各种组织的平均组织的平均组织的平均组织的平均CTCT值。值。值。值。n n最简单的最简单的最简单的最简单的CTCT扫描装置包括一个扫描装置包括一个扫描装置包括一个扫描装置包括一个
6、X X线发生器和与线发生器和与线发生器和与线发生器和与之相对的之相对的之相对的之相对的X X线平移探测器。线平移探测器。线平移探测器。线平移探测器。n n要形成一个层面的要形成一个层面的要形成一个层面的要形成一个层面的CTCT图像,需要对包括头部的图像,需要对包括头部的图像,需要对包括头部的图像,需要对包括头部的24CM24CM的正方形区域进行从一边到另一边的平的正方形区域进行从一边到另一边的平的正方形区域进行从一边到另一边的平的正方形区域进行从一边到另一边的平移扫描,每次得到移扫描,每次得到移扫描,每次得到移扫描,每次得到240240个体素的个体素的个体素的个体素的X X线衰减信号;线衰减信
7、号;线衰减信号;线衰减信号;然后在每次平移扫描后旋转然后在每次平移扫描后旋转然后在每次平移扫描后旋转然后在每次平移扫描后旋转11,进行第二次平,进行第二次平,进行第二次平,进行第二次平移扫描,直至转完移扫描,直至转完移扫描,直至转完移扫描,直至转完180180角,即完成了角,即完成了角,即完成了角,即完成了360360范围范围范围范围内的平移内的平移内的平移内的平移-旋转扫描,得到旋转扫描,得到旋转扫描,得到旋转扫描,得到240180240180,即,即,即,即4343,200200个信息。个信息。个信息。个信息。常规常规CT机的扫描原理机的扫描原理n n计算机根据这些信息,通过模数转换计算机
8、根据这些信息,通过模数转换形成数字信号,计算出整个数字矩阵中形成数字信号,计算出整个数字矩阵中每个体素的每个体素的X线衰减系数存储在硬盘上,线衰减系数存储在硬盘上,形成数字图像文件;形成数字图像文件;n n可再经数模转换以像素灰度的形式显可再经数模转换以像素灰度的形式显示在屏幕上或印制出示在屏幕上或印制出CT照片。照片。常规常规CT机的扫描原理机的扫描原理常规常规CT机的工作原理(第一代)机的工作原理(第一代)X X线源为线源为线源为线源为3mm3mm宽的笔形束。宽的笔形束。宽的笔形束。宽的笔形束。由于探测器少、由于探测器少、由于探测器少、由于探测器少、扫描次数很多,扫描次数很多,扫描次数很多
9、,扫描次数很多,故扫描完一个故扫描完一个故扫描完一个故扫描完一个层面所需时间层面所需时间层面所需时间层面所需时间长,一般需要长,一般需要长,一般需要长,一般需要几分钟。已淘几分钟。已淘几分钟。已淘几分钟。已淘汰。汰。汰。汰。常规常规CT机的工作原理(第二代)机的工作原理(第二代)扫描方式与第一代扫描方式与第一代扫描方式与第一代扫描方式与第一代相似,但相似,但相似,但相似,但X X线源为线源为线源为线源为具有不同角度的扇具有不同角度的扇具有不同角度的扇具有不同角度的扇形束(如形束(如形束(如形束(如1010角),角),角),角),其对面有十几个或其对面有十几个或其对面有十几个或其对面有十几个或几
10、十个探测器,每几十个探测器,每几十个探测器,每几十个探测器,每次平移扫描可完成次平移扫描可完成次平移扫描可完成次平移扫描可完成扇形区(如扇形区(如扇形区(如扇形区(如1010角)角)角)角)范围内的工作。扫范围内的工作。扫范围内的工作。扫范围内的工作。扫描一个层面的时间描一个层面的时间描一个层面的时间描一个层面的时间为为为为10104040秒。秒。秒。秒。常规常规CT机的工作原理(第三代)机的工作原理(第三代)旋转过程中旋转过程中旋转过程中旋转过程中X X线线线线管发射几百次脉管发射几百次脉管发射几百次脉管发射几百次脉冲,同时进行扫冲,同时进行扫冲,同时进行扫冲,同时进行扫描,即边旋转边描,即
11、边旋转边描,即边旋转边描,即边旋转边扫描,加之探测扫描,加之探测扫描,加之探测扫描,加之探测器数目达几百个,器数目达几百个,器数目达几百个,器数目达几百个,速度大大增加,速度大大增加,速度大大增加,速度大大增加,扫描一个层面的扫描一个层面的扫描一个层面的扫描一个层面的时间约为时间约为时间约为时间约为2 24 4秒。秒。秒。秒。常规常规CT机的工作原理(第四代)机的工作原理(第四代)球管旋转球管旋转球管旋转球管旋转180180得到一个层面的图像数据。得到一个层面的图像数据。得到一个层面的图像数据。得到一个层面的图像数据。然后平移到下一个层面的位置继续扫描。然后平移到下一个层面的位置继续扫描。然后
12、平移到下一个层面的位置继续扫描。然后平移到下一个层面的位置继续扫描。分分分分2 2种方式。种方式。种方式。种方式。n n螺旋螺旋CT是在滑环技术的基础上发明的一是在滑环技术的基础上发明的一种新的扫描方法。当种新的扫描方法。当X线管做连续旋转扫线管做连续旋转扫描时,机器自动匀速进床。因此,扫描描时,机器自动匀速进床。因此,扫描线在患者体表上呈螺旋状,故称为螺旋线在患者体表上呈螺旋状,故称为螺旋CT。螺旋。螺旋CT的扫描速度更快,半分钟内的扫描速度更快,半分钟内可完成几十个层面的扫描。可完成几十个层面的扫描。螺旋螺旋CT机的工作原理机的工作原理螺旋螺旋CT机的工作原理机的工作原理滑环连接是重要滑环
13、连接是重要滑环连接是重要滑环连接是重要的改进之一。的改进之一。的改进之一。的改进之一。螺旋螺旋CT机的工作原理机的工作原理螺旋形不间断采样,大大提高了工作效率。螺旋形不间断采样,大大提高了工作效率。螺旋形不间断采样,大大提高了工作效率。螺旋形不间断采样,大大提高了工作效率。n n与常规扫描不同,螺旋扫描获得的是被测体的与常规扫描不同,螺旋扫描获得的是被测体的与常规扫描不同,螺旋扫描获得的是被测体的与常规扫描不同,螺旋扫描获得的是被测体的连续层面信息,即扫描范围内所有体素的连续层面信息,即扫描范围内所有体素的连续层面信息,即扫描范围内所有体素的连续层面信息,即扫描范围内所有体素的X X线线线线吸
14、收系数,故称体积扫描(吸收系数,故称体积扫描(吸收系数,故称体积扫描(吸收系数,故称体积扫描(volume scanvolume scan)。)。)。)。n n由于获得的信息量更大,在图像的后期处理上由于获得的信息量更大,在图像的后期处理上由于获得的信息量更大,在图像的后期处理上由于获得的信息量更大,在图像的后期处理上具有更大的灵活性。比如,可由计算机重建为具有更大的灵活性。比如,可由计算机重建为具有更大的灵活性。比如,可由计算机重建为具有更大的灵活性。比如,可由计算机重建为扫描范围内的横断、冠状、矢状或任意投照方扫描范围内的横断、冠状、矢状或任意投照方扫描范围内的横断、冠状、矢状或任意投照方
15、扫描范围内的横断、冠状、矢状或任意投照方向的向的向的向的CTCT图像。与三维软件联合运用,还可进行图像。与三维软件联合运用,还可进行图像。与三维软件联合运用,还可进行图像。与三维软件联合运用,还可进行CTCT血管成像(血管成像(血管成像(血管成像(CT angiography,CTACT angiography,CTA)。)。)。)。螺旋螺旋CT机的工作原理机的工作原理n n由于扫描速度快,病人配合更为方便,由于扫描速度快,病人配合更为方便,使得使得CT图像的清晰度大大增强。图像的清晰度大大增强。n n但在头部扫描,由于头部保持静止比较但在头部扫描,由于头部保持静止比较容易,如果不需要做三维重
16、建,有时更容易,如果不需要做三维重建,有时更喜欢用常规扫描而不是螺旋扫描。这是喜欢用常规扫描而不是螺旋扫描。这是因为在螺旋扫描的图像边缘会有一些失因为在螺旋扫描的图像边缘会有一些失真。真。螺旋螺旋CT机的工作原理机的工作原理CT读片前的准备知识衰减系数衰减系数n n衰减系数(衰减系数(值)值)计算机对计算机对X线从多个方向扫描得到的信息,线从多个方向扫描得到的信息,计算出每个体素(相对于每个像素对应计算出每个体素(相对于每个像素对应的组织的组织“块块”的体积)的的体积)的X线吸收系数。线吸收系数。这是成像的数字基础。这是成像的数字基础。n n水的衰减系数(水的衰减系数(W)为)为1,骨(,骨(
17、B)为)为1.92.0,空气(,空气(A)为)为0.0013(0)n nCT值值通过通过值换算得到的用以表示每个体素的值换算得到的用以表示每个体素的X线吸收能力,即表达线吸收能力,即表达CT图像中的组织图像中的组织密度的统一单位,是一种相对数值。密度的统一单位,是一种相对数值。n n规定将受测物质的衰减系数(规定将受测物质的衰减系数(M)与水)与水的衰减系数作为比值计算,并分别以骨的衰减系数作为比值计算,并分别以骨皮质和空气的衰减系数作为上、下限进皮质和空气的衰减系数作为上、下限进行分度,由此计算出行分度,由此计算出CT值。值。CT值值n nCTCT值的计算公式:值的计算公式:值的计算公式:值
18、的计算公式:n n 为分度因数。现在为分度因数。现在为分度因数。现在为分度因数。现在CTCT值一般用亨氏单位值一般用亨氏单位值一般用亨氏单位值一般用亨氏单位(HH),则),则),则),则 为为为为10001000。CT值值n n水的水的水的水的CTCT值:值:值:值:CT值值n n骨的骨的骨的骨的CTCT值:值:值:值:CT值值n n空气的空气的空气的空气的CTCT值:值:值:值:CT值值n n可见,可见,可见,可见,CTCT图像的图像的图像的图像的CTCT值范围是值范围是值范围是值范围是:以水的以水的以水的以水的CTCT值为值为值为值为0 0,空气的,空气的,空气的,空气的CTCT值值值值为
19、为为为-1000-1000,骨组织的,骨组织的,骨组织的,骨组织的CTCT值为值为值为值为+1000+1000,共,共,共,共20002000个个个个CTCT值范围。值范围。值范围。值范围。CTCT值越大,表示组织密度越高,值越大,表示组织密度越高,值越大,表示组织密度越高,值越大,表示组织密度越高,即对即对即对即对X X线的吸收能力越强。线的吸收能力越强。线的吸收能力越强。线的吸收能力越强。n n每变化一个亨氏单位(每变化一个亨氏单位(每变化一个亨氏单位(每变化一个亨氏单位(HUHU),),),),相当于变化相当于变化相当于变化相当于变化0.1%0.1%衰减系数。衰减系数。衰减系数。衰减系数
20、。CT值值n n窗技术:窗技术:是是CT检查中用以更好地观察不同密度组检查中用以更好地观察不同密度组织的一种显示技术。织的一种显示技术。n n窗技术包括窗宽(窗技术包括窗宽(window width)和窗)和窗位(位(window level,or window center)。)。窗技术窗技术n n为了增强人眼对不同密度为了增强人眼对不同密度CT图像的分辨图像的分辨力,引入了窗技术:力,引入了窗技术:人体组织的人体组织的CT值有值有2000个分度,显示器个分度,显示器虽能显示虽能显示2000个灰阶,但人眼只能识别个灰阶,但人眼只能识别16个灰阶。所以,若在一幅个灰阶。所以,若在一幅CT图像上
21、同图像上同时显示时显示2000个个CT值,则意味着人眼观察值,则意味着人眼观察时只能分辨大于时只能分辨大于125H(2000/16,即,即125个个CT值)的密度变化值)的密度变化显然不够。显然不够。窗技术窗技术n n窗宽:窗宽:窗宽:窗宽:是一幅是一幅是一幅是一幅CTCT图像能图像能图像能图像能有差别地显示有差别地显示有差别地显示有差别地显示的的的的CTCT值范围。值范围。值范围。值范围。CTCT值在此范围内的组织以不同的灰度表示,高值在此范围内的组织以不同的灰度表示,高值在此范围内的组织以不同的灰度表示,高值在此范围内的组织以不同的灰度表示,高于此范围的一律以白色显示,低于此范围者一于此范
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- CT 工作 原理
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