計算機體層成像

及臨床應(yīng)用

8/6/20251CT第一節(jié)概述8/6/20252CT1917年奧地利數(shù)學(xué)家Radon得出“根據(jù)面投影到線并重建圖像的計算公式”。為CT奠定數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。1963年美國物理學(xué)家Cormack發(fā)表文章“用線積分表示一函數(shù)的方法及其在放射學(xué)上的應(yīng)用”。為CT研制提出物理構(gòu)想。1967年至1970年英國工程師Hounsfield研制成功世界上第一臺CT掃描機。1971年9月首臺CT機正式投入臨床。同年10月檢查了第一例病人。1972年取得了世界上第一張CT照片。Hounsfield和Cormack共同獲得1979年度諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎。

(一)CT的歷史8/6/20253CT(二)

CT的定義計算機體層攝影(ComputedTomography)簡稱X線CT或CT.1、定義：利用X線束對人體選定層面進行掃描，取得信息，經(jīng)計算機處理而獲得的重建圖像。2、過程：用X線束穿過人體掃描部位，產(chǎn)生不同程度衰減后，被探測器接收，變成電流信號，再經(jīng)模－數(shù)轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號進行運算，其結(jié)果經(jīng)數(shù)－模轉(zhuǎn)換器變成電流信號，再用不同的灰階形式顯示出來，形成圖像。8/6/20254CT(三)CT的優(yōu)點能顯示斷面圖像圖像密度分辨率高可做定量分析成像速度快CT引導(dǎo)下穿刺8/6/20255CT（四）CT的局限性適用面廣，但并不是萬能不能顯示病變的供血情況空間分辨率比常規(guī)X線低不能反映臟器功能和生化信息8/6/20256CT第二節(jié)CT成像的基本原理8/6/20257CT

CT如何工作?重建

&后處理X線衰減X線發(fā)生數(shù)據(jù)獲取8/6/20258CT(一)數(shù)據(jù)采集

從X線的產(chǎn)生到信息數(shù)據(jù)的獲得過程。

X線被檢體信號衰減探測器接收信號放大A/D轉(zhuǎn)換原始數(shù)字信號8/6/20259CT（二）數(shù)據(jù)處理

對數(shù)字數(shù)據(jù)進行重建前的一系列處理，得到能表示掃描部位密度和厚度的重建數(shù)據(jù)。減除空氣值和修正零點漂移值。對X線束硬化效應(yīng)進行校正（稱線性化）。對掃描數(shù)據(jù)的總和進行校正（稱正?；?/p>

（X線束硬化效應(yīng)：X線穿過人體一定厚度時，低能X線較高能X線衰減快的現(xiàn)象）8/6/202510CT（三）數(shù)據(jù)重建

處理過的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過各種復(fù)雜運算而得到矩陣數(shù)列，準(zhǔn)備用來顯示圖像的過程。方法：直接反投影法（每點投影值的疊加）濾波反投影法（利用一維傅立葉變換）解析法（利用二維傅立葉變換）

8/6/202511CT（四）顯示圖像

把重建處理后的數(shù)字矩陣經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換形成模擬信號，以黑白不等的灰階表示，再運用適合的窗寬和窗位，使圖像清晰顯示出來。

顯示介質(zhì)：顯示器存儲器膠片

8/6/202512CT層厚

X-ray通過準(zhǔn)直器穿透物體軸向?qū)用娴挠行Ш穸?叫層厚。它決定體素的高度。8/6/202513CT體素：把層厚分成很小的體積單位稱體素。通常長和寬都為1mm,與體積相對應(yīng)。高等于層厚。像素：體素的大小在CT圖像上的表現(xiàn)即為像素。是最小成像單位。像素越多，圖像越清晰體素與像素8/6/202514CT在一個矩形面積內(nèi)，每行和每列的像素按掃描順序有序排列，形成二維排列的數(shù)字方格，即圖像矩陣。如256×256，512×512。矩陣3536393433313433353231808590788/6/202515CTμ為該物質(zhì)的衰減系數(shù)；I為穿過物質(zhì)后的X射線強度；I0為射入物質(zhì)之前的X射線強度；X為該物質(zhì)的厚度；II0

XX線衰減系數(shù)（μ）X線穿過人體時，組織有一定吸收，密度越大，吸收越多，稱X線的衰減。8/6/202516CT空間分辨率在高對比度情況下區(qū)分相鄰最小物體的能力。又叫高對比度分辨率。決定圖像的清晰度。

8/6/202517CT低對比度情況下分辨物體微小差別的能力。又叫低對比度分辨率。影像因素：清晰度

和

噪聲。密度分辨率8/6/202518CT第三節(jié)CT設(shè)備8/6/202519CT機架床高壓發(fā)生器控制臺計算機控制臺掃描床機架高壓發(fā)生器8/6/202520CT（一）CT組成

X線管

X線發(fā)生器探測器機架和床主計算機（控制掃描運行）陣列處理器（承擔(dān)圖像重建）顯示器、存儲器和激光相機掃描部分計算機系統(tǒng)顯示存儲系統(tǒng)8/6/202521CTX線管作用：用于產(chǎn)生X射線固定陽極X線管：用于一、二代CT旋轉(zhuǎn)陽極X線管：用于三、四代CTCT管特點：大熱容量高散熱率高毫安輸出8/6/202522CT準(zhǔn)直器作用：用于調(diào)整X線束X線管側(cè)準(zhǔn)直器：位于X線管前方調(diào)整X線束，減少散射線。探測器側(cè)準(zhǔn)直器：位于探測器前方?jīng)Q定掃描層厚，提高圖像質(zhì)量。

準(zhǔn)直器孔尺寸＝切層厚度（2，3，5，7，8，10，13）mm8/6/202523CT作用：用于接收衰減的X線信號材料：早期使用晶體耦合光電倍增管?，F(xiàn)在使用閃爍晶體探測器。分類：固體探測器氣體探測器探測器8/6/202524CT（二）CT機發(fā)展變革第一次：旋轉(zhuǎn)掃描－螺旋掃描（1989年）第二次：單排螺旋－多排螺旋（1998年）第三次：多排螺旋－容積CT（2004年）第四次：單源螺旋－雙源螺旋（2005年）8/6/202525CT屬于頭顱機。為旋轉(zhuǎn)－晶體平移掃描技術(shù)。由一個X線束和1個晶體探測器組成。X樣線束如鉛筆芯粗細，叫筆形束掃描機。缺點：射線利用率低，掃描時間長（3－5min）

重建圖像差。

第一代CT

8/6/202526CT第二代CT準(zhǔn)全身掃描機。為旋轉(zhuǎn)－晶體平移掃描技術(shù)。由一個X線管和3－30個晶體探測器組成。X線束是5－20度的扇形束，叫小扇束掃描機。特點：射線利用率低得到提高；掃描時間縮短（18sec）；

重建圖像質(zhì)量有所提高；對病人引起的偽影特別敏感。8/6/202527CT第三代CT標(biāo)準(zhǔn)全身掃描機（最常用）。為旋轉(zhuǎn)－旋轉(zhuǎn)掃描技術(shù)。由一個X線管和300－800個晶體探測器組成。X線束是30－45度的扇形束，叫廣角扇束掃描機特點：射線量較少；掃描時間縮短（2－9sec）；

重建圖像有明顯質(zhì)量較高；病人偽影減少。8/6/202528CT第四代CT螺旋全身掃描機。為旋轉(zhuǎn)－固定掃描技術(shù)。由一個X線管和600－4800個晶體探測器組成。X線束是50-90度扇形束，叫全廣角扇束掃描機。特點：射線量較少；掃描時間縮短（1－5sec）；

重建圖像有明顯質(zhì)量較高；病人偽影基本解決。8/6/202529CT第五代CT電子束CT（EBCT）。為旋轉(zhuǎn)－旋轉(zhuǎn)掃描技術(shù)。由一個大型掃描電子槍和一組1732個固定探測器陣列和計算機系統(tǒng)組成。X線束限制在30度范圍內(nèi)。特點：應(yīng)用電子束技術(shù)；掃描時間縮短（數(shù)毫秒）；動態(tài)分辨率較高；主要用于心血管系統(tǒng)。8/6/202530CT（三）螺旋CT技術(shù)在掃描過程中，X線管連續(xù)圍繞受檢者旋轉(zhuǎn)，同時病床勻速前后移動，這樣X射線束在受檢者身上勾畫出一條螺旋樣軌跡，稱為螺旋CT。

特點：容積掃描連續(xù)出線連續(xù)進床連續(xù)投照連續(xù)數(shù)據(jù)獲取8/6/202531CT螺距機架旋轉(zhuǎn)一周檢查床運行的距離與射線束寬度的比值。螺距=進床距離/圈層厚寬度

常用螺距：0.51.01.52.0螺距大于1時,覆蓋范圍大,掃描時間短,但圖像質(zhì)量下降螺距小于1時,覆蓋范圍小,掃描時間長,但圖像質(zhì)量提高8/6/202532CT被重建的相鄰兩層橫斷面之間長軸方向的距離,表示連續(xù)影像之間的重疊程度。同樣掃描范圍，重建間隔越小，獲得圖像越多。間隔5mm間隔3mm層厚10mm重建間隔間隔10mm8/6/202533CT無間隙掃描。

一次屏息完成掃描。減少部分容積效應(yīng)。

疊加影像可任意方式重建。為3D重建提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。螺旋CT的優(yōu)勢8/6/202534CT

（四）多排CT特點

單排CT多排CT探測器陣列一排4，8，16，64數(shù)據(jù)采集通道一組四通道X線束寬度＝層厚寬度＝層厚×四圖像重建法反投影法解析法優(yōu)化采樣掃描濾過內(nèi)插法成像片數(shù)一幅多幅智能掃描無根據(jù)密度、厚度自動調(diào)整掃描條件8/6/202535CT第四節(jié)CT圖像的特點8/6/202536CT（一）灰階圖像

高密度－－白色等密度－－灰色低密度－－黑色

8/6/202537CT（二）斷面圖像由一定數(shù)目不同灰度的象素按矩陣排列構(gòu)成。象素越小，數(shù)目越多，圖像越細致。圖像的不同灰度，反映組織對X線的吸收程度。如密度高的組織為白影，密度低的組織為黑影。軟組織結(jié)構(gòu)對比良好。8/6/202538CT（三）三維立體重建CT圖像為連續(xù)的橫斷面圖像?？芍亟ǔ龉跔蠲婧褪笭蠲鎴D像。螺旋CT可以做任意平面的三維重建。特殊重建:

多層面重建（MPR）,表面遮蓋法（SSD）

仿真內(nèi)窺鏡（VE），容積投影（VR）

8/6/202539CT（四）CT值定量CT圖像不僅顯示組織密度的高低，而且用CT值說明密度，起到定量的作用。在圖像黑白影不能明確區(qū)分組織或病變差別時，測量CT值，起到鑒別作用。對有些特殊組織或病變，CT值能起到定性作用。

如脂肪（－70至－90）；出血（65－95）8/6/202540CT

CT值(Hounsfield值)定義：CT影像中每個像素對應(yīng)物質(zhì)X線衰減量的表示。實際應(yīng)用中，把空氣與致密骨之間的X線衰減系數(shù)劃為2000個單位，被檢體的吸收系數(shù)與水的吸收系數(shù)作比值，得出CT值。

CT值＝(μx－μ水)/

μ水×k

水的μ值為1，CT值為0HU;

空氣μ值（0.0013）近似于0，CT值為–1000HU;

骨皮質(zhì)μ值（1.9）近似于2，CT值為＋1000HU。8/6/202541CTWater水Mamma乳腺Air空氣Bone骨Spleen脾Fat脂肪Pancreas胰腺Lung肺Kidneys腎AdrenalGland腎上腺Blood血Heart心臟Liver肝臟Intestine腸Tumor瘤Bladder膀胱300060400-100-200-900-1000相關(guān)組織的CT值(HU)8/6/202542CT（五）多重窗口顯示窗口技術(shù)：運用合適的窗寬窗位，來顯示圖像的技術(shù)。窗寬(WW):指顯示圖像的CT值的范圍。主要影響圖像的對比度。窄窗顯示的CT值范圍小，圖像層次少，對比度強；寬窗顯示的CT值幅度大，圖像層次豐富，對比度差。窗位(WL):指窗寬上下限內(nèi)CT值的中心位置，也叫窗中心。主要影響圖象的亮度。低呈白色，高呈黑色。8/6/202543CTCT值+1000-10000窗寬

窗位灰階顯示CT窗口技術(shù)8/6/202544CT常用窗口參數(shù)名稱窗寬（WW）窗位（WL）主要顯示組織頭窗7030腦灰質(zhì)、腦白質(zhì)肺窗2000-900肺組織縱隔窗26030心臟、大血管腹窗12030腹部實質(zhì)臟器軟組織窗26030四肢軟組織骨窗2000650全身骨質(zhì)8/6/202545CT由于設(shè)備或病人造成的人體中并不存在的影像。

圖像偽影

運動掃描系統(tǒng)誤差

部分容積效應(yīng)線束硬化

金屬誤操作（六）圖像偽影8/6/202546CT運動偽影金屬偽影8/6/202547CT部分容積效應(yīng)5mm

掃描系統(tǒng)誤差8/6/202548CT

CT圖像與X線片比較CT圖像沒有嚴(yán)重的散射線影像。CT圖像沒有影像重疊。CT圖像出現(xiàn)偽影的機會較大。CT圖像的空間分辨率較X線片低。影像CT圖像質(zhì)量的因素復(fù)雜。8/6/202549CT第五節(jié)CT檢查技術(shù)8/6/202550CT（一）X線劑量不同部位選擇不同的劑量選擇劑量原則：在保證圖像質(zhì)量的前提下，盡可能減少病人接受的X線劑量。參數(shù)：毫安量（mA）

掃描時間（s）

8/6/202551CT（二）層厚與層距根據(jù)病變部位的大小選擇層厚：較大病變用大的層厚可節(jié)省掃描時間。小病變薄層加掃可看清病變細節(jié)。根據(jù)受檢部位的大小選擇層厚：垂體、內(nèi)耳、眼眶、椎間盤、腎上腺等選擇2－5mm薄層。頭顱、胸腹部、盆腔等用10mm。一般掃描層距等于層厚，稱等間距掃描，對于較大范圍掃描可以適當(dāng)加大層距，如新生兒掃描采用5mm×7mm，盡量減少掃描層數(shù)。8/6/202552CT（三）掃描視野掃描時按觀察部位大小選用的視野（FOV）。分為掃描野（SFOV）和顯示野（DFOV）。掃描前選擇掃描野（SFOV）：較大部位或病灶用大掃描野,小病灶用小掃描野。掃描完成后，可以通過改變顯示野（DFOV）來改變圖像清晰度，突出病變細微結(jié)構(gòu)。8/6/202553CT（四）檢查方法平掃增強掃描造影掃描特殊掃描8/6/202554CT平掃不用造影劑的掃描方法，最常用。包括：定位掃描軸位掃描連續(xù)掃描螺旋掃描灌注成像8/6/202555CT增強掃描運用對比劑增加組織X線吸收效率，從而提高CT圖像對比度的掃描方法。碘劑：泛影葡胺、碘海醇、優(yōu)維顯

60－100ml，靜推、滴注或團注8/6/202556CT造影掃描向組織器官內(nèi)注入對比劑后進行掃描的方法。一般用于腦室和蛛網(wǎng)膜下腔的造影。也可用于CT血管成像（CTA）。8/6/202557CT動態(tài)掃描在常規(guī)增強掃描時，設(shè)置感興趣區(qū)域，觀察不同時間內(nèi)同一層面病灶CT值的變化的掃描方式。要求：注藥短，選層準(zhǔn)，掃描快，多周期用途：垂體動態(tài)增強

腫瘤的動態(tài)增強8/6/202558CT灌注成像靜脈注射對比劑后，對選定層面進行快速、連續(xù)掃描，然后測量圖的密度變化，并用彩色在圖像上表示，得出灌注圖像。意義：功能成像。8/6/202559CT第六節(jié)CT圖像的分析與診斷8/6/202560CT（一）了解掃描參數(shù)8/6/202561CT8/6/202562CT（二）全面觀察圖像觀察每幅圖像的每一個細節(jié)。在不同窗口觀察重要結(jié)構(gòu)：如肺窗觀測肺組織，縱隔窗觀察縱隔結(jié)構(gòu)，頭窗觀察腦組織，骨窗觀察骨骼。根據(jù)連續(xù)橫斷面圖像勾畫出器官的立體結(jié)構(gòu)。8/6/202563CT（三）確定正常解剖了解器官的大小、形態(tài)和周圍關(guān)系。確定正常結(jié)構(gòu)內(nèi)的特殊表現(xiàn)。對一些正常變異能夠甄別。8/6/202564CT（四）找出異常表現(xiàn)高密度病變：鈣化，出血等。等密度病變：腫塊及其他病變。低密度病變：水腫，積液，囊腫等。8/6/202565CT（五）分析病變特點平掃：分析病變的位置、數(shù)目、大小、形狀、邊緣、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及周圍情況。必要時測CT值。增強：有無強化強化程度：輕度、明顯強化形式：均勻強化、不均勻強化周邊強化、延遲強化臨近器官浸潤：受壓、移位、破壞8/6/202566CT（六）客觀做出診斷根據(jù)病變特點，結(jié)合臨床給出肯定、否定或疑似診斷。提出進一步檢查的方向。對臨床做出適當(dāng)?shù)慕ㄗh。8/6/202567CT第七節(jié)CT診斷的臨床應(yīng)用8/6/202568CT（一）顱腦顱腦外傷：顱骨骨折、顱內(nèi)血腫、腦挫裂傷、蛛網(wǎng)膜下腔出血。腦腫瘤：膠質(zhì)瘤、腦膜瘤、垂體瘤、轉(zhuǎn)移瘤。腦血管病：腦出血、腦梗塞、腦血管畸形。感染性疾?。耗X炎、腦膿腫、腦結(jié)核、寄生蟲感染。先天性改變：腦裂畸形、灰質(zhì)異位。8/6/202569CT顱骨凹陷性骨折8/6/202570CT硬膜外血腫8/6/202571CT硬膜下血腫8/6/202572CT腦挫裂傷8/6/202573CT腦梗塞8/6/202574CT腦出血8/6/202575CT蛛網(wǎng)膜下腔出血8/6/202576CT腦囊蟲病8/6/202577CT腦膜瘤8/6/202578CT轉(zhuǎn)移瘤8/6/202579CT（二）五官頸部眼眶病變：眼眶內(nèi)占位病變、眼眶異物

鼻竇炎癥、囊腫及腫瘤。耳部病變：中耳乳突炎癥、膽脂瘤、發(fā)育異常。喉癌、鼻咽癌。頸部腫塊及淋巴結(jié)病變。眼、耳、鼻外傷。8/6/202580CT眼眶海綿狀血管瘤8/6/202581CT眼眶異物8/6/202582CT鼻竇腫瘤8/6/202583CT慢性中耳乳突炎8/6/202584CT喉癌8/6/202585CT彌漫性甲狀腺腫8/6/202586CT淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移8/6/202587CT（三）胸部肺內(nèi)病變：肺炎、肺結(jié)核、肺腫瘤。縱隔疾?。嚎v隔腫瘤、淋巴結(jié)病變。胸膜疾?。盒啬ぴ龊瘛⑿啬も}化、胸腔積液。支氣管改變：支氣管阻塞、狹窄、異物。胸部外傷：肋骨骨折、氣胸。8/6/202588CT肺結(jié)核8/6/202589CT肺膿腫8/6/202590CT大葉性肺炎8/6/202591CT中央型肺癌8/6/202592CT周圍型肺癌8/6/202593CT胸腺瘤8/6/202594CT胸腔積液8/6/202595CT（四）心臟大血管心臟病變：心臟腫瘤、心臟增大、瓣膜鈣化。血管病變：動脈瘤、主動脈夾層、動脈鈣化。心包病變：心包積液、心包鈣化。8/6/202596CT心臟增大8/6/202597CT動脈瘤8/6/202598CT主動脈夾層8/6/202599CT