CT-基礎(chǔ)培訓(xùn)分解課件

1、主要內(nèi)容X射線CT 歷史CT以及CT原理 CT組成部件（主要內(nèi)容）主要內(nèi)容X射線CT 歷史CT以及CT原理 CT組成部件（主要 X射線1. 軔致輻射2. 特征輻射1895年，倫琴研究陰極射線。卻意外地發(fā)現(xiàn)一米以外的一塊熒光屏上發(fā)出亮光。過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，確信這是種尚未為人所知的新射線，便取名為X射線18451923年 X射線1. 軔致輻射2. 特征輻射1895年，倫琴研究陰極 X射線X 射線特性 X射線X 射線特性CT 歷史1917-1719年奧地利數(shù)學(xué)家Radon提出來(lái)數(shù)學(xué)重建圖像的方案1963年Cormack重建得到一個(gè)投影的重建圖片1971 Hounsfield年第一臺(tái)CT研制用于臨床顱腦掃描

2、。1979 年Cormack和Hounsfield 生理和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，破例授予兩位沒有醫(yī)學(xué)經(jīng)歷的科學(xué)家CT 歷史1917-1719年奧地利數(shù)學(xué)家Radon提出來(lái)數(shù)常規(guī)CT（第一代）X線源為3mm寬的筆形束。由于探測(cè)器少、掃描次數(shù)很多，故掃描完一個(gè)層面所需時(shí)間長(zhǎng)，一般需要幾分鐘。已淘汰。 常規(guī)CT（第一代）X線源為3mm寬的筆形束。由于探測(cè)器少、掃常規(guī)CT（第二代）掃描方式與第一代相似，但X線源為具有不同角度的扇形束（如10角），其對(duì)面有十幾個(gè)或幾十個(gè)探測(cè)器，每次平移掃描可完成扇形區(qū)（如10角）范圍內(nèi)的工作。掃描一個(gè)層面的時(shí)間為1040秒。 常規(guī)CT（第二代）掃描方式與第一代相似，但X線源為具有不同

3、角常規(guī)CT（第三代）旋轉(zhuǎn)過程中X線管發(fā)射幾百次脈沖，同時(shí)進(jìn)行掃描，即邊旋轉(zhuǎn)邊掃描，加之探測(cè)器數(shù)目達(dá)幾百個(gè)，速度大大增加，掃描一個(gè)層面的時(shí)間約為24秒。 常規(guī)CT（第三代）旋轉(zhuǎn)過程中X線管發(fā)射幾百次脈沖，同時(shí)進(jìn)行掃常規(guī)CT（第四代）球管旋轉(zhuǎn)180得到一個(gè)層面的圖像數(shù)據(jù)。然后平移到下一個(gè)層面的位置繼續(xù)掃描。分2種方式。常規(guī)CT（第四代）球管旋轉(zhuǎn)180得到一個(gè)層面的圖像數(shù)據(jù)。然CT 以及CT原理CT是用X射線束對(duì)人體某部一定厚度的層面進(jìn)行掃描，由探測(cè)器接收透過該層面的X射線，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽夂?，由光電轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘?hào)，再經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（analog/digital converter）轉(zhuǎn)為數(shù)字，輸入計(jì)

4、算機(jī)處理。圖像形成的處理有如對(duì)選定層面分成若干個(gè)體積相同的長(zhǎng)方體，稱之為體素（voxel）。CTCT原理 CT 就是Computed Tomography簡(jiǎn)稱。即電子計(jì)算機(jī)斷層掃描CT 以及CT原理CT是用X射線束對(duì)人體某部一定厚度的層面進(jìn)CT 以及CT原理數(shù)學(xué)公式基礎(chǔ)tube outputdetectorIoImI = I0e-mdI0Idm1m2m3mnI0II = I0e-dSmii=1ndI = I0e- mxdxmxI0I0DxDCT 以及CT原理數(shù)學(xué)公式基礎(chǔ)tube outputdeteCT 以及CT原理CT值通過值換算得到的用以表示每個(gè)體素的X線吸收能力，即表達(dá)CT圖像中的組織密

5、度的統(tǒng)一單位，是一種相對(duì)數(shù)值。規(guī)定將受測(cè)物質(zhì)的衰減系數(shù)（M）與水的衰減系數(shù)作為比值計(jì)算，并分別以骨皮質(zhì)和空氣的衰減系數(shù)作為上、下限進(jìn)行分度，由此計(jì)算出CT值。 CT 以及CT原理CT值通過值換算得到的用以表示每個(gè)體素CT 以及CT原理衰減系數(shù)（值）計(jì)算機(jī)對(duì)X線從多個(gè)方向掃描得到的信息，計(jì)算出每個(gè)體素（相對(duì)于每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的組織“塊”的體積）的X線吸收系數(shù)。這是成像的數(shù)字基礎(chǔ)。水的衰減系數(shù)（W）為1，骨（B）為1.92.0，空氣（A）為0.0013（0）CT 以及CT原理衰減系數(shù)（值）計(jì)算機(jī)對(duì)X線從多個(gè)方向掃CT 以及CT原理CT值的計(jì)算公式：為分度因數(shù)?，F(xiàn)在CT值一般用亨氏單位（H），則為100

6、0。 CT 以及CT原理CT值的計(jì)算公式：CT 以及CT原理水的CT值：骨的CT值：空氣的CT值：CT 以及CT原理水的CT值：骨的CT值：空氣的CT值：CT 以及CT原理窗技術(shù)：是CT檢查中用以更好地觀察不同密度組織的一種顯示技術(shù)。窗技術(shù)包括窗寬（window width）和窗位（window level, or window center）。 為了增強(qiáng)人眼對(duì)不同密度CT圖像的分辨力，引入了窗技術(shù)：人體組織的CT值有2000個(gè)分度，顯示器雖能顯示2000個(gè)灰階，但人眼只能識(shí)別16個(gè)灰階。所以，若在一幅CT圖像上同時(shí)顯示2000個(gè)CT值，則意味著人眼觀察時(shí)只能分辨大于125H（2000/16，

7、即125個(gè)CT值）的密度變化顯然不夠。CT 以及CT原理窗技術(shù)：是CT檢查中用以更好地觀察不同密CT 以及CT原理窗位20窗寬80圖像上可分辨的CT值范圍為-20+60H；可分辨的最小CT值差別為80/16，即5HU。CT 以及CT原理窗位20窗寬80圖像上可分辨的CT值范圍為 CT組成部件 CT組成部件 CT組成部件 CT組成部件 CT組成部件數(shù)據(jù)采集階段包括：X射線管、探測(cè)器、準(zhǔn)直器、 濾過器、對(duì)數(shù)放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）、接口電路等 圖像重建階段包括：計(jì)算機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換器等圖像顯示階段包括：圖像顯示器、相機(jī)、接口電路等等整個(gè)系統(tǒng)由中央系統(tǒng)控制器操縱，加上檢查床便構(gòu)成一臺(tái)完整的X-CT

8、系統(tǒng) CT組成部件數(shù)據(jù)采集階段包括：X射線管、探測(cè)器、準(zhǔn)直器、 X 射線球管球管的發(fā)展球管功能及構(gòu)成球管的高壓發(fā)生器 X 射線球管球管的發(fā)展 X 射線球管I. 球管的發(fā)展固定陽(yáng)極（stationary anode）X線管（I、II代CT、牙科CT等）旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極(rotating anode)X線管（全身CT ） X 射線球管I. 球管的發(fā)展 X 射線球管球管組成Envelope 外殼Cathode 陰極 Anode 陽(yáng)極 Protective housing X射線管防護(hù)罩 X 射線球管球管組成 X 射線球管控制電子束的位移，在很短的時(shí)間內(nèi)在兩個(gè)位置間移動(dòng)發(fā)射X線，相當(dāng)于多了一次采集或采集數(shù)量的

9、加倍；采樣增加、空間分辨力增加 X 射線球管控制電子束的位移，在很短的時(shí)間內(nèi)在兩個(gè)位置間移 Heat unit is how much heat an anode can store before damage occurs 熱容量表示陽(yáng)極損壞之前的儲(chǔ)熱能力單位：HUkVp mA time rectification constantHeat dissipation means how fast a tubes anode cools down 散熱率表示陽(yáng)極冷卻時(shí)間單位：HU/min熱容量和散熱率（冷卻速率） Heat unit is how much heat an 高壓發(fā)生器作用發(fā)生器提

10、供高壓并將其傳輸?shù)絏線管，使得電子從球管燈絲到達(dá)陽(yáng)極The generator produces high voltage and transmits it to the x-ray tube . This high voltage propels the electrons from the x-ray tube filament(燈絲) to the anode 燈絲加熱電流Provide the heat current of filament 控制X線曝光時(shí)間Time Control 高壓發(fā)生器作用發(fā)生器提供高壓并將其傳輸?shù)絏線管，使得電子 過濾器吸收對(duì)CT成像沒有貢獻(xiàn)的軟射線。To

11、absorb low-energy x-rays (soft X-Ray) that do not contribute to the acquisition of CT image 降低患者劑量并提高射線質(zhì)量（射線變硬）By doing this, patient dose is reduced and the beam quality increases (beam “harder”) 使出射射束能量分布定型為均勻一致的硬射束To shape the energy distribution across the radiation beam to produce uniform beam

12、hardening when x-rays pass through the filter and the object 過濾器吸收對(duì)CT成像沒有貢獻(xiàn)的軟射線。To absorb 準(zhǔn)直器 準(zhǔn)直器 準(zhǔn)直器Purpose: 目的used for collimating the x-ray beam to a desired width 用于校準(zhǔn)X線束到期望寬度Types: 類型the tube collimator (Pre-patient collimator) 球管側(cè)準(zhǔn)直器（前準(zhǔn)直器）the detector collimator(Post-patient collimator) 探測(cè)器側(cè)準(zhǔn)直

13、器（后準(zhǔn)直器） 準(zhǔn)直器Purpose: 目的 準(zhǔn)直器X-RAY TUBE1 MM Cu FILTERBEAM LIMITTINGEARSPOST PATIENTCOLLIMATORDETECTORSLICE THICKNESSPLATESBEAM SHAPER(NOT IN TOMO M/EG)單層CT的準(zhǔn)直器7 mm5 mm3 mm2 mm10 mm(COLLIMATOR) 準(zhǔn)直器X-RAY TUBE1 MM Cu FILTERBE 準(zhǔn)直器 準(zhǔn)直器 探測(cè)器 I. Purpose Gather information by measuring the x-ray transmission th

14、rough the object; 測(cè)試穿過物體的X線Electrical signal proportional to x-ray beam intensity 與X線強(qiáng)度成正比的電信號(hào) 探測(cè)器 I. Purpose Electrical sig 探測(cè)器II. CharacteristicEfficiency 效率Stability 穩(wěn)定性 Detector response 響應(yīng) 探測(cè)器II. Characteristic 探測(cè)器1. Efficiency 效率The ability to capture, absorb, and convert x-ray photons to elec

15、trical signal;捕捉、吸收、轉(zhuǎn)換X線光子形成電信號(hào)的能力；The total detector efficiency, referred to as the dose efficiency, is the product of the capture efficiency, absorption efficiency, and conversion efficiency; 總探測(cè)器效率（劑量效率）指探測(cè)效率、吸收效率和轉(zhuǎn)換效率的乘積。 探測(cè)器1. Efficiency 效率 探測(cè)器2. Stability 穩(wěn)定性the steadiness of the detector resp

16、onse.探測(cè)器響應(yīng)的穩(wěn)定性If the system is not stable, frequent calibrations are required to render(補(bǔ)償) the signals useful; 如果系統(tǒng)不穩(wěn)定，就需要頻繁的校準(zhǔn)來(lái)補(bǔ)償信號(hào)的作用。 探測(cè)器2. Stability 穩(wěn)定性 探測(cè)器3. Response time 響應(yīng)時(shí)間The speed with which the detector can detect an x-ray event and recover to detect another event; 探測(cè)器探測(cè)一個(gè)X線信號(hào)到為下一個(gè)信號(hào)作好準(zhǔn)

17、備的時(shí)間Afterglow 余輝問題4. Accuracy 準(zhǔn)確性Low electronic Noise 低電子噪聲Linear 線性Uniformity 探測(cè)器均勻一致性Instantaneous stability 瞬時(shí)穩(wěn)定性 探測(cè)器3. Response time 響應(yīng)時(shí)間 探測(cè)器III. Detector types 探測(cè)器類型Solid state detectors 固體探測(cè)器NaI 早期固體探測(cè)器稀土陶瓷探測(cè)器 氣體探測(cè)器 探測(cè)器III. Detector types 探測(cè)器類型 閃爍體探測(cè)器或固體探測(cè)器Scintillation 閃爍體Photon capture 電子俘獲L

18、ight 光 Photo-diode 光電二極管Signal 信號(hào) 閃爍體探測(cè)器或固體探測(cè)器Scintillation 閃爍 Pressurised xenon gas 高壓氙氣Ionization 電離Signal 信號(hào)3. Xenon detectors 氣體探器X-ray Pressurised xenon gas 高壓氙氣Io 氣體探測(cè)器The xenon gas detector consists of pressure chamber separated internally into many compartments; 氣體探測(cè)器由分散在很多隔間內(nèi)部的壓力電離室組成。電離室的上下夾面由陶瓷拼成；每個(gè)電離室兩側(cè)用薄鎢片構(gòu)成；電離室內(nèi)充滿氙氣； 各個(gè)中心收集電極引線連至相應(yīng)的前置放大器， 氣體探測(cè)器The xenon gas detector c DAS 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS Data acquisition systemFunction將輸出信號(hào)放大、積分后，多路混合成一路用A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)處理； DAS 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS Data acquisiti 組成1. Pre-ampl