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1、CT基本原理与技术进展,广州中医药大学第一附属医院影像科 郑芸,内容,CT成像的基本原理 CT检查技术与进展 CT图像分析与后处理,目标,了解CT成像的基本原理，掌握CT检查的适应症 了解并学会运用CT基本检查技术 认识CT图像的本质，为阅读CT和提高诊断水平打下基础,CT 发展史,计算机体层摄影 Computed Tomography 1963 美国物理学家 Cormack 数字重建图像实验 1972 英国物理学家 Hounsfield 头颅CT设备 1974 美国物理学家 Ledly 全身CT设备 1989 德国西门子公司，螺旋扫描技术 1998 美国GE公司，多排螺旋扫描技术 2007
2、日本东芝，动态CT（DVCT),CT成像系统,扫描机架 X线发生系统 探测器 检查床 操作台 主计算机 控制器 图像处理工作站 辅助设备 照相机 打印机,CT成像的工作流程,高压发生器,模数转换器,阵列计算机,原始数据,数模转换器,后处理,CT图像,稀土陶瓷探测器,大容量球管,高速旋转扫描,CT成像的物理数学基础,X线的特性：穿透性，电离作用,(荧光作用，摄影作用) Iout =Iine-d Iout =Iine-(1+2+3+n)d ! 1+2+3+n=1/dInIin/Iout=Cn CT成像的基本方程,值：X线吸收系数或衰减系数,CT为什么要旋转扫描？,1+2=c1 3+4=c2 1+3
3、=c3 2+4=c4,C3 C4,C1 C2,第一代,第二代,第三代,第四代,CT扫描仪的早期发展,CT ？,使用薄层X线束围绕人体旋转扫描，对侧用探测器获取人体组织对X线的衰减信息，通过计算机重建出体层灰阶图像.,原始数据的采集,通过调节X线束厚度和采样间隙形成体素矩阵,体素 voxel,当矩阵足够大，体素足够小，体素内的密度愈接近于均匀, 采集的数据愈靠近实际值,CT值的概念,CT值=（物质-水） / 水1000（HU） 水 1 CT值=0 空气 0 CT值-1000 皮质骨 2 CT值 1000,CT值是一个相对值，代表物质密度的差别,人体组织器官的标准CT值（HU）,组织类型 标准值
4、范围 骨密质 250 骨松质 130100 钙化 60 甲状腺 70 10 5080 肝 65 5 4575 脾 45 5 3555 肌肉 45 5 3550 胰 40 10 2555 脑灰质 36 4 3240 脑白质 30 2 2832 脂肪 -65 10 -50-100,高 密度 低,白 图像 黑,CT值测量,CT图像本质 CT值矩阵,图像重建 数 / 模转换,体素愈小，像素愈多, 图像分辨率愈高,像素 PIXEL,重建图像,技术进展 螺旋扫描技术（Spiral Scan),传统 单层面往复旋转扫描 滑环技术 单向连续旋转扫描 螺旋扫描技术 连续旋转扫描+床步进,多排螺旋 CT Mult
5、i-Detector row CT, MDCT,Z轴上排列多排探测器，旋转扫描一周可采集多层图像，目前最新设备达到320排320层, 多排螺旋CT(MDCT) 技术优势,层厚降至亚毫米（目前最低0.5mm), Z轴分辨率明显提高，获得等轴图像,真正实现三维成像 扫描速度更快，时间分辨率提高，可以进行心脏冠脉成像 动态覆盖范围扩大，灌注成像改善,CT进展比较,CT检查技术,平扫 Plain scanning 增强扫描 Enhanced scanning,增强扫描 Enhanced scanning,自外周静脉注入碘剂后扫描 造影剂：水溶性碘剂 注射方式：高速团注（BOLUS) 扫描方式 动态增强
6、扫描 dynamic scanning 多期增强扫描,同层动态增强扫描,可以描绘时间密度曲线TDC Time-Density-Cure 反应组织器官的血供状态 也可用作对血管内造影剂浓度的监测,多期相 增强扫描,A V P,1，肝动脉 2，门静脉 3，肝静脉,A: 动脉期（10-35秒）；V：静脉期（60-100秒）P：平衡期（100-200秒）,小肝癌 平扫+双期增强扫描,平扫,动脉期,动脉期,静脉期,小肝癌,肝血管瘤,肝血管瘤与肝癌的鉴别诊断,CT血管造影,CTA（angiography) 在血管造影剂浓度达到峰值的时间窗内快速扫描，通过后处理重建出血管影像,CTA,CTA临床应用价值,创
7、伤性小，可多次应用 除了显示管腔，还可以显示管壁及腔外病变 灵活多样的后处理，全方位显示及定量分析 对微小血管及血流动力学的显示仍不及DSA,颅内动脉瘤,冠状动脉成像与分析,CTU (Urography),CT排泄性尿路造影 在肾排泄期扫描，重建尿路图像,CTA and CTU,迷走动脉压迫性肾积水,CT灌注成像，CTP（CT perfusion）,增强扫描 意义,增加病变与周围组织结构的密度对比，发现和更清楚显示病变 显示组织的血供特征（时间密度变化），反映组织的生理、病理改变 显示血管，区分病灶与血管，观察病灶与血管的关系 心血管成像，显示心血管的形态结构及功能状态 灌注成像，显示组织器官
8、的血流灌注状态,CT图像分析,图像分辨率 图像窗口 伪影 图像后处理,CT图像分析,图像分辨率 图像窗口 伪影 图像后处理,CT图像分辨率,空间分辨率 (高对比度分辨率) 鉴别结构大小的能力 用每厘米可分辨的线对数表示lp/cm 密度分辨率 (低对比度分辨率) 区分密度差别的程度， 以%比表示,空间分辨率主要与体素大小有关，采样矩阵越大，层厚越薄，体素越小，空间分辨率越高 密度分辨率则主要与信噪比有关，体素越大，信号强度越高，密度分辨率越高 其它相关因素：扫描条件，对比度，重建算法,单排螺旋CT Z-轴空间分辨率低,64MDCT等轴图像,X-Y-Z轴图像分辨率相同,矢状面MPR,时间分辨率,T
9、emporal Resolution, TR 运动物体成像有效数据采集的时间窗,运动冻结,冠状动脉成像 障碍,心脏搏动 冠状动脉细小，走行迂回,提高时间分辨率的途径,提高球管旋转速度 增加Z轴覆盖范围 采用双球管技术 利用多扇区重建技术,双球管技术,双源CT Duoble source DSCT 德国西门子公司2004,CT图像分析,图像分辨率 图像窗口 伪影 图像后处理,图像窗口,0HU,-1000HU,1000HU,窗宽,窗位,0灰度级-全白,0灰度级-全黑,16灰度级,窗宽 (window width),宽：显示组织范围扩大，图像细腻, 细节减少 窄：显示组织范围缩小，图像粗糙, 细节增
10、多,一幅CT图像所有灰阶包含的CT值范围,窗位 或 窗中心 (window level or center),高：显示较高密度组织, 图像发黑 低：显示较低密度组织, 图像发白 选择所需观察组织的CT值,一幅CT图像中心灰阶的CT值,图像窗口,肺窗: L=-600-800HU, W=1000 软组织窗:L=3050HU, W=200-300 骨窗: L=200 500HU, W=2000 ,通过调节窗宽和窗位以利于所观察组织结构的显示的方法即窗口技术,胸部肺窗 与 纵隔窗,窗位相同，窗宽不同,细腻 / 模糊,粗糙 / 清晰,窗位不同，窗宽相同,特殊窗口,双窗,反转窗口,图像伪影 artifac
11、t,运动伪影 呼吸 肠蠕动 不自主运动 高密度伪影 骨骼 金属 钡剂,CT图像分析,图像分辨率 图像窗口 伪影 图像后处理,螺旋CT图像 后处理,二维重建 多平面重建 MPR multi-planar reformation 曲面重建 CPR curved planar reformation 三维重建 最大密度投影 MIP maximum intensity projection 最小密度投影 MinP 容积重建术 VR volume rendering 仿真内窥技术 VE 动态显示与功能分析,MPR,CPR,MIP,VR,结肠VE,支气管VE导航,动态图像请参见附件,自动肺结节分析,电影回
12、放，动态显示,心功能分析,脑灌注分析,CT介入,CT导引下 经皮穿刺活检 囊肿抽吸硬化治疗 深部脓肿置管引流 肿瘤消溶术（射频消溶、化学消溶） 腹腔神经阻滞术,CT导引经皮穿刺活检,CT的优点,三维成像，空间分辨率高 观察内部结构，全方位显示 密度分辨率高，图像清晰 易于发现病变和显示病变细节 成像速度快 时间分辨率高，快速诊断，大流量检查 增强扫描 反映生理、病理，血管成像，功能成像 数字成像 丰富的图像后处理与分析技术,CT检查 局限性,仅反应密度的差别 存在图像伪影 辐射剂量较大 禁止或尽量避免孕妇、儿童、敏感部位检查 造影剂的不良反应 过敏反应 肾毒性,最新CT技术,320排螺旋CT（Toshiba) DVCT，动态成像 一次增强扫描同时获得动脉、静脉血管，动态增强，及灌注成像 辐射剂量降低,DVCT,动态图像请参见附件,复习要点,1、X线衰减与CT成像的关系，普通X线摄影与CT成像的差异？ 2、CT值的概念和意义 3、CT图像的窗口 4、空间分辨率与密度分辨率之间的关系 5、螺旋扫描与多层螺旋扫描技术 6、CT两维及三维重建技术 7、CT各种增强扫描技术,谢谢！,