X線CT成像基礎醫(yī)學PPT

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影像成像基礎知識,,,第一章 X線成像基礎,X線的本質：電磁輻射 倫琴發(fā)現(xiàn)X線：1895年 波長范圍：0.006-50nm 成像波長范圍：0.031～0.008nm X線的特征 X射線成像原理 計算機X線攝影（CR） 直接數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)（DR）,X射線的產生,影響X射線穿透性主要因素：管電壓,X線的特征,X射線與物質間的相互作用 （1）X射線的穿透作用。(x線成像) 其貫穿本領的強弱與物質的性質有關,X線的特征,X射線與物質間的相互作用 （2）X射線的熒光作用。 醫(yī)學中透視用的熒光屏、X射線攝影用的增感屏、影像增強器中的輸入屏和輸出屏都是利用熒光特性做成的。 （3）X射線的電離作用。 X射線雖然不帶電，但具有足夠能量的X光子能夠撞擊原子中軌道電子，使之脫離原子產生一次電離。 電離作用也是X射線損傷和治療的基礎。,X線的特征,X射線與物質間的相互作用 （4）X射線的化學效應。 X射線能使多種物質發(fā)生光化學反應。例如，X射線能使照相底片感光。 （5）X射線的生物效應。 生物組織經一定量的X射線照射，會產生電離和激發(fā)，使細胞受到損傷、抑制、死亡或通過遺傳變異影響下一代，這種現(xiàn)象稱為X射線的生物效應。這個特性可充分應用在腫瘤放射治療中。,X射線成像原理,① 人體不同密度組織與X線成像的關系,X射線成像原理,② 人體不同厚度組織與X線成像的關系,密度和厚度的差別是產生影像對比的基礎，是X線成像的基本條件,X線檢查技術,可分為普通檢查、特殊檢查和造影檢查三大類。 一、普通檢查(Routine examination) （一）透視(Fluoroscopy) 1、簡便、經濟、快速、多角度轉動觀察、動態(tài)； 2、影像空間分辨率差； 　 3、影像細節(jié)顯示欠清，不利于防護，無永久記錄。 （二）普通X線攝影（Plain film radiography) 　　1、照片空間分辨率較高，不受體厚或密度影響，X線量較透視↓，有 永久記錄； 　 2、靜態(tài)、費時。,10,（三）、特殊檢查（Special examination) 　 1、體層攝影（Tomography) (1)分縱斷體層及橫斷體層（已淘汰）； (2)縱斷體層 2、高千伏攝影 (High kilovolt photography) 　 (1)120KV↑ 　　(2)常用于胸部、心臟、胸 部腫塊的檢查。,11,3、軟X線攝影：波長較長、能量較低,穿透物質的能力較弱 　　(1) 40KV↓，鉬靶。 (2) 常用于乳腺、陰莖、咽喉側位的檢查。 （3）康普頓吸收 4. 放大攝影：顯示細微病變,12,211.關于X線產生的敘述，錯誤的是( )。 A.必須有高速電子流由陰極向陽極行進 B.必須向X線管兩極提供高電壓 C.乳腺X線管的靶面由鎢制成 D.由靶面接受高速電子的能量 E.X線管產生的X線僅占總能量的1%左右,二、數(shù)字X線成像檢查 　　　　　　　　計算機X線攝影（CR） 數(shù)字X線成像　　數(shù)字X線攝影（DR） 　　　　　　　　數(shù)字減影血管造影（DSA） 　　　（一）CR 　 與X線區(qū)別：IP成像板 　 1、工作原理：X線管照射人體 → X線成像信息的成像板（Imaging plate；IP）→ 信息讀出處理 → 數(shù)字式平片影像。 　 2、功能優(yōu)點： ?信息轉換為數(shù)字信息； ?能提高圖像密度分辨、顯示功能 ? 圖像后處理 ?降低輻射劑量； ⑤圖像存檔與傳輸系統(tǒng),,13,3、功能缺點： 　　　?時間分辨率差，不能滿足動態(tài)器官和結構的顯示； 　　　?空間分辨率差，與常規(guī)X線屏—片系統(tǒng)比較。 4.臨床應用： CR胸片通過后處理技術，可分別建立顯示縱隔結構、肺內結構和骨骼結構的影像。能量減影可以去除肋骨對肺組織的遮擋，對肺內滲出性和結節(jié)性病變的檢出率都高于傳統(tǒng)的X線成像，但由于空間分辨力的不足，顯示肺問質與肺泡病變不及傳統(tǒng)的X線圖像。 CR在觀察腸管積氣、氣腹和結石等含鈣病變優(yōu)于傳統(tǒng)X線圖像。胃腸雙對比造影在顯示胃小區(qū)、微小病變和腸黏膜皺襞上，CR優(yōu)于傳統(tǒng)的X線造影。對骨結構、關節(jié)軟骨及軟組織的顯示優(yōu)于傳統(tǒng)的X線成像。在一張肌肉骨骼系統(tǒng)的照片上，只需曝光一次，通過后處理系統(tǒng)的處理，即可分別得到清晰的骨骼和肌肉影像。由于CR系統(tǒng)照片的空間分辨力低于傳統(tǒng)x線照片，可能會使對病變骨骼的微細結構的觀察受到限制，但可以通過CR系統(tǒng)的直接放大攝影得到改善。,14,（二）DR 　　　概念：DR是在X線電視系統(tǒng)的基礎上利用計算機數(shù)字化處理，使模擬視頻信號經過采樣，模/數(shù)轉換后直接進入計算機中進行存儲、分析和保存的技術。,1、工作原理：（系統(tǒng)控制器、高壓X線發(fā)生器觸發(fā)）X線管 → 準直器(定位) → 人體 → 影像增強管(光學系統(tǒng)) → 攝像機 → 模擬視頻信號采集、模/數(shù)轉換(Analog to digit；A/D) → 計算機中(存儲、分析、保存)。,15,直接數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)（DR）,DR與CR成像技術的比較,（三）DSA 　　　DSA是影像增強技術、電視技術和計算機技術與常規(guī)的X線血管造影相結合的一種新的醫(yī)學檢查方法。 　　　1、工作原理：X線照射人體 → 經影像增強器轉變成熒光圖像 → 將圖像處理成電子信號 → 輸入電子計算機 → 模/數(shù)轉換、放大 → 數(shù)字化圖像[造影劑未達欲檢部位前攝取的影像稱為蒙片(mask)，造影劑到達欲檢部位時所攝取的影像稱為被減影圖像]→ mask與被減影片數(shù)據相減 → 血管影像數(shù)據 → 數(shù)/模轉換 → 數(shù)字減影圖像(只有血管的圖像)。,18,3、DSA優(yōu)點： 　　　?圖像消除了骨骼和軟組織結構； 　　　?采集快速，隨意重放； 　　　?同一部位可重現(xiàn)減影或不減影影像； 　　　?可存盤（save)或通過同步錄像或多幅照相機或刻錄機將影像 永久保留； 　　　?可實時將透視像放大1-4倍，也可根據診斷需要將存盤影像重 新調出（load)； ?能動態(tài)觀察血管在造影各期中的表現(xiàn)； ⑦應用數(shù)字減影技術，可將造影劑稀釋減量； 　　?、鄶?shù)字減影有描繪血管圖（Road map）,19,4、DSA缺點： 　　　?碘過敏患者禁止此項檢查； 　　　?受檢者的呼吸動作、肢體活動、腸道蠕動、心臟搏動、肌肉收縮等均影響效果； 　　　?空間分辨率不如傳統(tǒng)X線技術高。,20,三、造影檢查（Contrast media examination) 　　　1、普通X線檢查 → 人體自身組織天然對比（如胸片）→ 形成 影像。 　　　2、造影檢查 → 將對比劑引入器官內或周圍 → 人為形成密度 差 → 形成影像。造影檢查明顯擴大了X線檢查范圍。 　　　3、對比劑分易被X線穿透和不易被X線穿透兩大類。 ↓ ↓ 　　　　　　　　陰性造影劑　　　陽性造影劑 ↓ ↓ 　　　　　　　氧氣、二氧化碳　　鋇劑、碘劑 　　　4、對比劑引入人體內方法有直接引入（逆行造影、經皮肝穿 等）和生理積聚（如IVP、膽道靜脈造影等），使用對比劑 應注意藥物反應。,21,原理：CT 斷層裝置是利用 X 線管 ,圍繞人體的長軸進行旋轉照射 ,并于對側設置檢測器吸收通過人體的不同衰減的 X 線 ,并轉換成電信號送入電腦 ,進行處理 ,重建成圖像后在監(jiān)視器上 (CRT) 顯示出橫斷面圖像 ,亦可再建構成矢狀、冠狀面等圖像。,,第二章 CT成像基礎,高 壓 發(fā) 生 器,D A S,CT的進展,第一代CT為一個球管加一個探測器結構，采集方式為 旋轉加平行移動式,在1989年，由于滑環(huán)技術的運用，使連續(xù)旋轉 成為可能，從而奠定了螺旋掃描方式的基礎。,CT的進展,第五代CT掃描機(EBCT),螺旋CT機工作原理及特點,CT的進展,單層螺旋CT機： 薄扇形X射線束 單排探測器 單一數(shù)據采集通道 一個旋轉周期僅得 一幅圖象,多層螺旋CT機： 錐形X射線束 多排探測器 四套數(shù)據采集通道 每一個旋轉周期可得 四幅圖象,CT的進展,CT圖像和CT值,象素和體素 高密度 低密度 等密度 CT圖像的構成,CT圖像和CT值,CT重疊掃描 是指掃描時設置層距小于層厚，使相鄰的掃描層面有部分重疊的掃描方法。 螺旋掃描 又稱容積掃描，由于掃描軌跡呈螺旋狀而命名。是指X線球管和探測器連續(xù)旋轉，連續(xù)產生X線，連續(xù)采集產生的數(shù)據，而被檢者隨檢查床沿縱軸方向勻速移動使掃描軌跡呈螺旋狀的掃描方式稱為螺旋掃描 高分辨力掃描 是指用較薄的掃描層厚(一般為1～2mm)、較小的掃描視野(FOV)、高空間分辨力算法(即骨組織重建算法)重建的一種掃描方式。 造影CT檢查 是指對某一器官或結構利用陽性或陰性對比劑使其顯影，然后再行CT掃描的方法。,視野(FOV)：是根據原始掃描數(shù)據重建CT斷面圖像的范圍。 螺距 指螺旋掃描時，X線管旋轉360°，檢查床移動的距離，以cm為單位。 電子束CT 又稱超高速CT。用電子槍和鎢鈀環(huán)取代了機械性旋轉的X線管，不存在熱負荷限度問題。掃描速度更快，達到毫秒水平，時間分辨率明顯提高，特別適合于心血管疾病的檢查。 CT值、窗寬、窗中心 CT利用計算機技術將人體組織分成2000個密度等份，以“CT值”定量，它反映組織對X線的吸收系數(shù)。每種組織的CT值不同，根據診斷需要，選擇一特定CT值范圍觀察，這個范圍就是“窗寬”，其中位CT值就是“窗中心”。,85.關于體素正確的是( )。 A.體素是代表一定厚度的三維體積單元 B.體素是二維的面積 C.體素是CT圖像測量中用于表示組織密度的統(tǒng)一計量單位 D.體素是由準直器設定的X線束的厚度 E.體素是指CT斷層圖像所代表的解剖厚度,CT圖像和CT值,CT值－物體密度的表示方法 CT值＝1000×（μ－μ水）/μ水,X光衰減率?物體的密度?CT值?臨床診斷的重要依據,水 0 Hu 空氣 －1000Hu 骨 大約＋1000Hu,正常組織CT值,CT值 系CT掃描中X線衰減系數(shù)的單位，用于表示CT圖像中物質組織線性衰減系數(shù)(吸收系數(shù))的相對值。用亨氏單位(Hounsfield Unit)表示，簡寫為HU。,病變的 CT 值組織器官產生各種病變 ,CT 值亦相應產生變化 , 然而有時病變與正常組織呈等密度時 ,可以應用增強掃描來加以區(qū)別 ,為診斷提供重要信息。,部分容積效應,空間分辨率：圖像對物體空間大小(即幾何尺寸)的分辨能力，亦稱高對比分辨力。 密度分辨率：低對比分辨力(low contrast resolution)，即圖像對組織密度差別的分辨力。影響因素：重要因素是噪聲和信噪比，而降低噪聲和信噪比的重要條件是提高探測器的效率及X射線劑量。 噪聲：系指采樣過程中接收到的一些干擾正常信號的信息，信噪比會因此而降低，主要影響圖像的密度分辨力，使圖像模糊失真。,CT成像偽影來源,機器偽影：探測器--環(huán)裝偽影 運動偽影：自主不自主移動：條狀偽影 衣物偽影：放射狀（金屬類）,平掃 增強,CT對比增強的原理和目的,原理 水溶性碘造影劑經經脈注入，一般不與或和很少與人體血紅蛋白結合，而大量分布在血管內，然后再進入各組織細胞外液并逐漸達到平衡。正常和病變組織的強化是由于其含碘量增加，從而局部密度增高。造影劑在某組織分布的多少，取決于組織血流量，血流速度，微血管通透性和細胞外液體積等。組織增強效果與造影劑濃度，注藥方式及掃描時間是否與組織的增強高峰時相同步有關。,CT對比增強的原理和目的,目的 提高病變組織與正常組織的對比度 定位，定性，鑒別診斷 判斷周圍組織及血管受侵情況,CT的后圖像處理技術,二維 MPR MIP 三維 VRT VE,MPR多方位重組,螺旋掃描以后，常規(guī)進行的是橫斷圖像重建，把橫斷圖像的像素疊加起來回到三維容積排列上，然后根據需要組成不同方位(常規(guī)是冠狀、矢狀、斜位)的重新組合的斷層圖像，這種方法稱為多方位重組。,MIP最大密度投影,用于血管成像，如腦血管、腎血管等血管成像(CTA)。MIP處理后血管徑線的測量相對最可靠，目前多以此為標準來衡量血管的擴張或狹窄，而且由于能顯示不同層次的密度，可以同時觀察到血管及血管壁的鈣化，缺點是二維顯示，缺乏立體概念,VRT,臨床應用 可以用于血管成像，骨骼與關節(jié)以及尿路、支氣管樹、肌束的三維顯示。由于三維立體空間關系顯示良好，而且簡便容易操作．所以目前的應用越來越廣泛。,VE,臨床應用 主要用于胃腸道的內壁、血管和氣管內壁、膀胱內壁甚至鼻道和副鼻竇內腔的觀察。目前新的血管CT仿真內窺鏡已能從圖像上分別將血管壁與鈣化分別著偽彩色，可以分辨鈣化性和非鈣化性血管狹窄。,CT 讀片原則,掃描位置與層次的判斷 窗寬與窗位是否正確 平掃與增強 詳細閱讀圖像及資料 異常影像的觀察 分析與判斷 與其它影像綜合 動態(tài)觀察,CT的臨床應用,中樞神經系統(tǒng)疾病CT診斷價值高，應用普遍 五官頸部疾病CT診斷也很有價值 胸部疾病CT診斷優(yōu)越性大 腹盆腔疾病CT診斷日益廣泛 心臟大血管疾病CT診斷取決于CT裝置 骨骼肌肉系統(tǒng)疾病CT診斷,