《CT维修技术》PPT课件.ppt

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1、,CT原理及维修诊断技术高级培训班,CT技术（3）,一、 CT图像性能指标,图像性能指标 从技术或物理的角度来看，一台CT机的 决定性参数是图像的质量。 因此评价CT图像的质量必须要有客观的 依据。科学工作者为了评价一台CT机在医学 诊断上性能的好坏，对CT机图像质量提出了 几个指标。 它们分别是：噪声、空间分辨力，密度分辨 力、层厚、CT值线性性、均匀性、剂量等等。,一、 CT图像性能指标,(一)空间分辨力 1、空间分辨力的定义 空间分辨力在CT机中有时又称为几何 分辨力或高对比度分辨力。 它是指在高对比度的情况下鉴别细微 结构的能力，也即显示最小体积病灶或结 构的能力。在评价CT图像质量的

2、时候，经 常首先考虑空间分辨力。,一、 CT图像性能指标,CT图像由于检测器有一定大小，取样 有一定距离，所以空间分辨力主要由X射 线管焦点的几何尺寸决定，而与X射线剂量 相对关糸较小。 在X射线剂量一定的情况下，空间分辨 力与密度分辨力存在一定的制约关系，不 可能同时改善空间分辨力与低对比度分辨 率。,一、 CT图像性能指标,2、影响空间分辨力的因素主要有： 检测器单元的孔径： 孔径尺寸越小，越有可能提供高的空 间分辨力。这就 意味着增加检测器个数，将导致增加 设备的复杂性。 空间采样间隔(每360度的采样次数)： 受探测器转换效率的限制。,一、 CT图像性能指标,卷积函数形式： 用不同的算

3、法来改变断面的空间分辨 力，对比空间分辨力时不能把增强算 法和非增强算法放在一起比较。 重建影像的象素尺寸： 通常CT图像矩阵是2562或5122，高档 CT机已开始选用10242矩阵。像素要 小于测量系统所能分辨的物体的细节， 否则像点数将会限制CT图像的分辨力。,一、 CT图像性能指标,X射线管焦点大小： 焦点小的X射线管产生窄的X射线，产生 较清晰的图像细节，大焦点用于满足最 大热容量时的要求。,一、 CT图像性能指标,层厚： 层厚越薄，空间分辨力越好，但噪声加 大，检测器接收的光子数减少，密度分 辨力就会降低。 同时由于层厚越薄，扫描的层数就越 多，病人接收X射线剂量的总量增加。 现在

4、CT机扫描最薄层厚为05mm，仅仅 在某些特定检测条件下使用。,一、 CT图像性能指标,线对（line pair）：由一根线条 和一个间距组成，且间距的宽度等 于线条的宽度，以一毫米宽度范围 内的线对数表示。 Mx4000/Mx6000 : 11lp/cm10%,3、 度量CT机的空间分辨力的方法 (1) 线对法测量,一、 CT图像性能指标,(2) 分辨成排圆孔法,此测试方法模块一般采用有机玻璃或塑料制成，在模块材料内有几排以高密度物质填充的孔穴，它们的大小不同，每组圆孔按彼此间的中心距离等于该组圆孔直径的两倍的方式排列，在每组孔旁边已标注分辨力的数值。,一、 CT图像性能指标,4. 空间分辨

5、力的测量方法： (1) 测试工具：空间分辨力测试模块 (2) 测试步骤： a、使模块轴线与扫描层面垂直并处于扫描野中心； b、用标准头部扫描条件进行扫描； c、调整窗宽和窗位等条件，使图像达到最清晰状 态， 确定其对应的线对数； (3) 结果分析：确定每幅图像目测的极限分辨力， 如有必要可放大图像来识别。,一、 CT图像性能指标,(二)密度分辨力 1表示CT图像对两种衰减糸数没有较大差异 的物质的分辨能力。 通常用百分数来表示，例如CT密度分辨力 为0.33，就意味如果两部分组织的密度 差别为0.33以上就可以区分开。 CT的密度分辨力要远远大于普通x线机检查 的密度分辨力。,一、 CT图像性

6、能指标,2、密度分辨力的主要限制因素是噪声： 常常用噪声的标准偏差来表示它。然而固有噪声 只有在没有伪影的图像中才有可能测量。 如剂量增加四倍，噪声才能减少一半； 如噪声不变，象素宽度减少一半，则剂量要增加 八倍； 如噪声不变，断层厚度降为一半时，剂量要增加 两倍。 所以分辨力应限制在病理学所必需的合理范围 内，否则病人的射线负荷太大。,一、 CT图像性能指标,3、对比度分辨力测试方法 (1) 测试工具： 传统方法是采用一个 带有许多孔的圆柱形 模型，通过对孔注入 不同密度的物质来改 变孔与周围的对比度， 因为不同的物质可以 具有不同的射线衰减 能力。,例如：Mx4000/6000: 3.0m

7、m0.5%,一、 CT图像性能指标,(2) 测试原理： 低对比度物体的能见度主要受到 图像噪声的幅频特性的限制。 物体密度对比度可以简单地用 图像中相邻两区域的CT平均值 的差来表示。,一、 CT图像性能指标,(三) 时间分辨力(temporal resolution) 衡量图像质量好坏的一个参数，但它不 能从CT图像中直接阅读出来，它的作用是间 接的。在CT扫描机问世的最初几年中，在扫 描时间上(时间分辨力)获得了迅速的进步。 它反映出扫描机几何学的简化，由平移一旋 转发展到旋转一旋转运动。有些厂家已经用 软件来缩短扫描时间，如只取2100旋转所获 得的数据来重建图像，称为分段重建法。,一、

8、 CT图像性能指标,(四)断层厚度、灵敏度剖面和剂量剖面 根据美国等发达国家的质量保证要求， 层厚是CT机质量保证检测的月检项目，因为 它关系到Z轴分辨力等重要参数。 CT机的断层厚度是通过调节准直器来实 现的。探测器组的准直器孔径必须小于探测 器的探测孔径。在采用相同的mA、kV、扫描 时间成像时，探测器的光子数随着层厚的加 宽而呈线性地增加。,一、 CT图像性能指标,如把层厚从lmm增大到3mm，则探测 器得到的光子数也将增加3倍。 当探测器x射线光子数增加时，重 建图像的噪声将减小(信噪比增加)。 但小的层厚可以改善空间分辨力， 并且可以减小容积效应伪影。,一、 CT图像性能指标,2、层

9、厚的测量方法 (1)测量工具： 美国体模实验室 生产的Catphan体模 是扫描体模中斜置 一金属丝，然后用 几何投影原理（斜 面法）来测量层厚。,一、 CT图像性能指标,(2)测量原理： 该体模的层厚测试模块内嵌有一定 方向的钨丝，斜线与模块上下底面的 夹角为23，扫描层的厚度为Zmm，斜线 的像长度X是扫描层内斜线真实长度在 模块底面平行的平面上的投影。 因此，层厚 z = x tan23,二、伪影,1伪影定义： 它是在实际物体 被扫描时，重建后的 图像中出现了在实物 中不存在的成分。 这些异常影像降 低了图像质量，甚至 影响对病变的诊断。,二、伪影,虽然在理论上可以证明，假如一个 物体在

10、所有角度上的投影都已知的话， 则其横断面就能被正确地重建，然而在 许多情况下，物理测量不能够正确地获 得投影数据，这样导致最后的重建图像 产生伪影。,二、伪影,2伪影的产生原因、类型及解决方法 分析和判断伪影的形成原因，认识伪影的 各种特征，才能迅速排除问题，最大限度的减 少因伪影而产生误诊的机会。 CT图像的伪影按其产生原因主要分为硬件 系统故障或误差因素和人为因素两类。,二、伪影,硬件故障或误差因素伪影： 一般是由于设备运行不稳定或某一元器 件损坏所造成。如探测器之间的响应不一致， 可造成环状伪影；采样频率较低也可产生直 线状伪影；射线硬化效应，则可产生宽条状 伪影。,二、伪影,依照CT的

11、构成，硬件故障或误差因素伪影 大致来自以下几个方面： (1)线扫描系统：包括高压部分、线球管、 滤线装置等。线输出不稳定或是不能均匀 排布都会引起数据的紊乱，引起伪影如： Housfield伪影(条状伪影)； X射线硬化而引起的伪影(帽状伪影)； 散射效应引起的伪影；,二、伪影,Housfield伪影： 图像上的高密度物质区域产生 较严重的条状伪影。 消除方法: 提高X射线强度以提高信噪比，减少 测量误差。 X射线管老化,辐射量下降,就会使图像质量 恶化,实际上是投影数据信噪比下降。这时 应更换新的X射线管。以保证图像质量。,二、伪影,X射线硬化而引起的伪影 产生原因: CT机中所用X射线源光

12、子能量不一,所得到的 投影数据是多色光的投影数据，若直接用此 数据去逼近单色光, 重建后的图像上会产生 “环状”或“帽状伪影 解决方法: 是采用补偿滤线器或软件算法减少这类伪影 的影响,二、伪影,散射效应引起的伪影： 产生原因: 原发X射线撞击人体或阻挡物产生散射线。 散射效应的影响与线束硬化效应相同，它们产生的伪影也很类似。但与原子序数无关，和线束探测器无关。 解决方法: 根据散射系数校正表进行校正。,二、伪影,(2)数据采集及传输系统：包括探测器、 通道放大板、A/D转换板、控制和传输 系统等，引起的伪影如： 部分体积效应伪影； 检测器灵敏度变化和不一致性 伪影(环状伪影)； 空间采样频率

13、不够高伪影(混淆伪影)； 边缘梯度伪影(条纹伪影)； 几何未校准伪影；,二、伪影,部分体积效应引起的伪影 产生原因: 同一个检测器上有一半高密度的检测数据，而另一 半为低密度的检测数据, 输出信号不能准确地反映 人体某一体积的真实密度，用这样数据重建出来的 图像所产生的伪影称为 部分体积效应伪影。 解决方法: 通常采用减小检测器面积 例采用薄层扫描和正确摆放 病人的体位等方法来减少 部分体积效应对图像的影响,二、伪影,环状伪影 产生原因: 每个探测器与X射线管的相对位置是不变的，检测器 灵敏度的变化和不一致性极易产生环状伪影。 解决方法: 提高探测器的稳定性和一致性。 利用CT机中专门配备有校

14、正检 测器性能的软件进行空气校正。,二、伪影,边缘增强伪影 产生原因: 与系统分辨力和卷积频率特性有关, 通常由参数设定不正确引起。 解决方法: 根据系统性能来设定参数。,二、伪影,混淆伪影： 产生原因: 空间采样频率不够高产生的混淆造成 解决方法: 通过减少线束间隔降低扫描速度或是提高探测器采样频率来消除。,二、伪影,几何未校准： 产生原因: 重建数据的位置误差，在平 行线束扫描的扫描器会产生 伪影，在旋转的系统中，会 降低空间分辨力 解决方法: 可通过软件造表校正或机械 校准来消除。,二、伪影,(3)数据重建系统,引起的伪影如： 产生原因: 采样线束有限宽度内衰减变化不连续引起 解决方法:

15、 可以使用硬化的x射线束来减少这一伪影。,二、伪影,人为因素所致伪影分运动伪影和异 物伪影两种： 运动伪影 在扫描过程中，如果病人体位发 生变化，可造成图像数据排列紊乱，重 建图像结构模糊，无法分辨。运动伪影 又分为自主运动伪影和生理性运动伪影。,二、伪影,自主运动是指那些患者可以控制的运动， 如呼吸运动、体位移动等。 生理性运动是随机的，不能由患者自主 控制，如心脏血管搏动、胃肠蠕动等。 消除方法是提高CT扫描速度使器官的不 自主运动相对于扫描速度慢得多而忽略。 另一方面要争取病人的合作。,二、伪影,异物伪影 主要为密度差别极大的物体如金属和 人体组织一起扫描时所造成，伪影的特点是沿着高密度

16、物体呈放射状排列。有时图像上不一定能直接看到目标异物，但只要仔细观察伪影的放射状排列方向，即能找到异物的来源。,二、伪影,扫描条件不当造成的伪影 CT检查时，选用的扫描参数不当，如扫描参数设定过低等 ，亦可产生伪影。 例如气体探测器的性能与气压有关，而气压又与温度有关，如果条件未能达到规定，就会出现伪影。有些CT机不但对室温有严格要求，对电源电压也有相应的要求，若电源电压过高或过低都会使探测器也会出现伪影。,三、噪声,任何成像的方法都不会没有噪声。 图像噪声的存在，掩盖或降低了图像中某 些特征的可见度。 大家知道CT噪声中主要是由X线被探测器 记录到的量子数目涨落造成的量子噪声,但像 素噪声的

17、产生也对图像质量有影响,降低噪声 有利于减小图像可见度的损失，对提高密度 分辨率尤为重要。,三、噪声,1噪声定义： 噪声是反映CT性能的一种技术指标。 是指均匀物质影像中给定区域CT值对其平 均值的随机涨落，其数值可用给定区域CT 值的标准偏差表示，即某一确定区域内CT 值偏离平均值的程度。,三、噪声,标准偏差： 是一种量度数据分布的分散程度之标 准，用以衡量数据值偏离算术平均值的程 度。标准偏差越小，这些值偏离平均值就 越少。,三、噪声,2噪声的表现形式： CT图像中包含有某些直观的噪声。它的存 在使图像中出现斑点、细粒、网纹、雪花状或 结构异常等。 这些在图像中出现的噪声结构在很大程度 上

18、会影响观看CT图像的人在评价时对清晰度的 印象。粗颗粒状的噪声会使观察者产生不清晰 的感觉， 相反，细颗粒状的噪声反而会使观察 者误认为图像很清晰。,三、噪声,3影响噪声的因素 在比较CT机装置的性能时，仅看表示 噪声大小的CT值的标准误差并不能说明问 题，必须与断层面的几何分辨力、断层厚 度、剂量以及测试物体的衰减性能(厚 度、材料)联系起来考虑。,三、噪声,操作者在某种程度上可以改变影响图像 噪声值的一些因素。 如果为了降低噪声而改变这些因素时，可 能会在其他方面影响图像质量，或者增加患者 的照射量。 噪声在很大程序上取决于辐射剂量，它与 剂量的平方根成反比。 无论改变体素的大小或者改变x

19、射线束产 生的照射量，都会改变噪声水平。,三、噪声,(1)剂量对噪声的影响： 噪声是影响密度分辨力的主要因素，噪声在很大 程序上取决于辐射剂量，它与剂量的平方根成反比。 一般如果剂量增加四倍，噪声才能减少一半；如果噪 声不变，也就是说患者照射量的减少，是以增加量子 噪声为代价，还可能降低图像的可见度。反过来说为 了降低了图像噪声，就需要更大的曝光量。因此，在 具体的使用中，应兼顾这两个因素。,三、噪声,(2)象素对噪声的影响： 象素越大，噪声越低，也即可以通过 增加象素(体素)的大小来减小噪声，另外 象素宽度减少一半，则剂量要增加八倍； 但是，我们知道象素增大，也会增大图像 模糊度和降低图像细

20、节的可见度。因此人 们很少通过增大象素来减少噪声。,三、噪声,(3)层厚对噪声的影响： 层厚是构成体素的一个线度，所以它也会 影响图像噪声。如果噪声不变，断层厚度降为 一半时，剂量要增加两倍。 因此，层厚越薄，噪声水平越高，但是， 薄的层厚可以产生较清晰的细节和较小的部分 体积伪影。所以在选用成像因素时，对于层厚 还要作出合理的兼顾。,三、噪声,(4)窗口设置对噪声的影响： CT图像中噪声的可见度与观察图像 时所用的窗口设置有关。窗口小，对比 度提高，但也使噪声的对比度和可见度 增加。,三、噪声,(5)算法对噪声的影响： 用于CT图像中的一些数学过滤器能够通过 图像的平滑或者模糊来减少图像噪声

21、。 这主要是由图像噪声的相关性决定的。在 CT图像中，像点的噪声有相关性，即一个像点 的噪声与图像中的其他像点是相关的。 出现这种情况的原因是CT机中的每个衰减 测量值对每个像点都有作用，尽管其权值大小 不同。,三、噪声,CT机中的平滑算法就是提高了各个象素 点之间的相关性，使每个象素点与它们周围的 区域有交融的情况，结果使噪声的随机结构趋 于平滑，并使它不易看清楚。平滑算法降低了 噪声。 而锐化算法则提高了各个象素点之间的非 相关性，但锐化算法提高了噪声。,三、噪声,5、噪声的测量方法 (1) 测量工具：水模。 (2) 测量原理：观察噪声对低对比度的影响。 (3) 测试步骤： a、以标准头部

22、扫描条件扫描水模的均匀层； b、以窄窗宽检查影像观察图像； c、将1cm2的ROI置于扫描模体影像中心， 记下象素值的标准偏差； d、则噪声N = 0.1； (4) 结果分析：测量结果应与厂家指标比较。,四、受检者剂量,受检者剂量这一参数必须给予充分地重视。 在CT机的设计中，必须注意保证病人接受的 剂量尽可能被有效地利用并在安全范围之内。 因此，设计者必须在病人的剂量与改进 分辨力或改进鉴别小密度差别的能力这两方面 进行折中考虑。,四、受检者剂量,CT机X射线束结构和X射线管运动与普通X射 线机的明显区别，病人接受剂量分布与普通X射 线机照射截然不同。 普通X射线机照射过程中剂量接收面积大，

23、 但一般剂量集中在皮肤表面，而CT扫描由于射 线源在不断地旋转， 使剂量分布比较均匀， 而且由于层厚的限制， 剂量的接收面比较窄。,四、受检者剂量,1轴向剂量分布曲线(A)和灵敏度剖面线(B) ： 在理想状态下，这两条曲线应当重叠，并呈高斯 形状，就不会存在由于半影效应而导致的剂量损失 了。其全值半高宽等于层厚。但由于散射等效应的存 在，使得层厚和曲线A沿扫描平面产生变化。曲线A总 比曲线B要宽，这说明总是有一部分剂量穿过人体组织 未被探测器探测到而损失了。 造成两条曲线不一致的原因 是曲线A由前准直器决定， 而曲线B除此之外，还后准 直器有关系。,四、受检者剂量,2、影响CT剂量的参数 (1

24、) x射线管电压：管电压增加，剂量也增加，主要表 现在增加深部与体表层剂量比值上。 (2) x射线管电流：管电流增加，剂量呈正比性增加。 (3) 扫描时间：扫描时间增加，剂量呈正比增加； 对于脉冲x线，曝光时间远小于设置的扫描时间。 (4) 过滤：增加过滤可减少剂量，并增加深部与表面 剂量比值。,四、受检者剂量,(5) 扫描旋转角度：第三、四代CT扫描机通常360度旋 转，因此病人剂量分布比较均匀对称。 (6) 射野大小：使用不同的有形过滤体时，射野尺寸 对剂量有明显影响。 (7) 病人在射野中的取向和位置：不同扫描机，剂量 随位置的变化也不同。病人仰卧还是俯卧以及位 置不同将明显地影响某些器

25、官剂量。 (8) 源的准直：不同源的准直器可以允许对不同线束 孔径选择，大孔径光阑给出高剂量。,四、受检者剂量,(9) 层厚和层距： 降低层厚通常会导致半影的相对增加，这样就 会令剂量得不到充分地利用,同样会导致多次扫描剂 量与单次扫描剂量之比超过3,也就是说，只有13 的剂量对图像信息有用。 另外的23的穿过人体 组织的剂量并未被探测 器收集到。,四、受检者剂量,(10)扫描层数目：扫描层数目增加使受照射组织增 加，对于剂量分布重叠时，病人每一个层面区域 剂量就会增加。对于360度扫描，病人中心区域 剂量比体表剂量或皮下剂量有更大的影响。 (11)影像参数的选择：某些影像参数选择，如象素尺 寸不会影响到病人剂量，但是为了获得所要求的 影像质量时，需要改变一些参数而采用不同的mA 值、扫描时间，这样可能会引起剂量变化。,四、受检者剂量,3剂量的两种表示方法： (1) 单次扫描的剂量描述方法 (2) 多次扫描的剂量描述方法 由于在临床上很少使用单次扫描，所以, 剂量是所有扫描剂量之和。,四、受检者剂量,4受检者剂量测量的方法： 电离室法：是目前最好的一种方法； 荧光剂量计法：也在广泛应用 ；,谢 谢!,