医学影像系统原理3 CT
医学影像技术学CT工作原理及临床应用
医学影像技术学CT工作原理及临床应用引言:医学影像技术是现代医学领域中的一项重要工具,它能够帮助医生进行疾病诊断、治疗方案制定等工作。
CT(Computed Tomography,计算机断层扫描)作为医学影像技术中的重要分支,具有高分辨率、非侵入性、全身扫描等优点,被广泛应用于临床医学领域。
一、 CT的工作原理CT的工作原理主要基于X射线的成像原理。
当人体被CT机器扫描时,X射线会穿过人体组织,被接收器接收并转化为电信号。
计算机系统将这些电信号转化为数字图像,通过对不同组织密度的分析和重建,可以得到人体的断层图像。
1. X射线的生成与接收CT机通过产生和接收X射线来实现成像。
X射线发生器通过电压加速电子,使其碰撞到阳极产生X射线。
X射线通过患者体内不同组织的吸收和散射,然后被接收器接收。
2. 数据采集与处理接收到的X射线信号经过放大和转换后,通过传感器转化为电信号。
这些电信号被传输到计算机系统中进行处理和分析。
计算机通过大量复杂的数学算法对这些数据进行处理,最终生成人体的断层图像。
二、 CT的临床应用CT技术在临床医学中有着广泛的应用,为医生提供了宝贵的信息,帮助他们做出准确的诊断和治疗方案。
1. 疾病诊断CT技术可以在人体内部进行全面的扫描,提供高分辨率的影像,可用于检测各种疾病,如肿瘤、骨骼疾病、心血管疾病等。
例如,CT扫描可以检测到肿瘤的位置、大小和形态,为医生提供有价值的信息,以制定适当的治疗方案。
2. 指导手术CT技术在手术中的应用十分广泛。
通过CT扫描,医生可以详细了解患者内部器官的结构和位置,为手术提供重要的指导。
例如,在腹腔手术中,医生可以使用CT扫描结果来规划手术路径,避开重要血管和神经,减少手术风险。
3. 肺癌筛查肺癌是导致死亡率居高不下的一种恶性肿瘤。
CT技术在肺癌筛查中发挥了重要作用。
通过对肺部的高分辨率CT扫描,医生可以发现早期肺癌的病变,及早进行干预治疗,提高治愈率。
ct工作原理
ct工作原理
CT(计算机断层扫描)是一种医学成像技术,它通过使用X
射线和计算机算法来生成人体内部的三维图像。
CT扫描的工
作原理如下:
1. 射线发射:CT扫描仪内部有一个旋转的X射线源,它会发
射窄束X射线,该束通过人体穿过。
2. 射线吸收:当X射线通过人体时,不同的组织对X射线的
吸收程度不同。
例如,骨骼吸收X射线的程度高于脂肪和肌肉。
3. 探测器记录:在X射线穿过人体后,它会被放置在扫描仪
对面的探测器阵列所检测到。
探测器通过测量X射线的强度
来记录射线透过人体的情况。
4. 旋转:CT扫描仪内部的X射线源和探测器阵列会同时旋转,围绕被扫描的区域进行旋转。
这样,多个角度的X射线数据
就可以被收集到。
5. 数据记录:扫描仪每旋转一次,都会记录一组X射线数据。
6. 数据重建:CT扫描仪的计算机通过收集到的X射线数据来
重建人体内部的图像。
计算机会使用复杂的数学算法将不同的
X射线数据组合在一起,生成高分辨率的三维图像。
7. 图像显示:最终,重建后的图像会显示在计算机屏幕上供医
生或技术人员进行观察和分析。
CT扫描的工作原理允许医生和医疗技术人员在不侵入性干预的情况下,获取人体内部结构的详细信息。
这种成像技术广泛应用于疾病诊断、手术规划、损伤评估和治疗监控等领域。
医学影像学中的CT扫描原理
医学影像学中的CT扫描原理在医学影像学中,计算机断层扫描(CT)是一种常用的诊断技术。
CT扫描利用X射线和计算机技术生成具有横断面信息的影像,为医生提供了详细的身体结构信息。
本文将详细介绍CT扫描的原理。
一、CT扫描的基本原理CT扫描利用射线通过人体的不同组织和器官时的吸收和散射特性,测量这些射线经过的组织密度,并由此生成图像。
CT扫描的基本原理包括以下几个方面:1. 传感器:CT扫描使用圆形传感器环绕患者旋转,传感器中包含大量的探测器单元,用于测量射线的强度和密度。
2. X射线源:CT扫描使用医用X射线源来产生检查需要的X射线束。
3. 旋转:CT扫描中,传感器环绕患者旋转一周,同时X射线束也穿过患者的身体进行扫描。
通过连续旋转和扫描,可以获取大量数据来重建图像。
4. 散射与吸收:当射线通过身体时,会与体内的组织相互作用。
不同类型的组织对X射线的吸收和散射不同,这为生成图像提供了依据。
二、CT图像重建CT扫描中采集到的射线数据经过计算机处理和重建,生成横断面图像,可以清晰地展示出人体内部结构。
CT图像的重建过程包括以下几个步骤:1. 数据采集:传感器旋转一周期间,会记录下成千上万个射线传感器读数。
这些读数包含了射线通过身体不同部位的吸收和散射信息。
2. 数字化处理:采集到的数据会经过模数转换器将其转换为数字信号,然后存储在计算机内。
3. 滤波处理:为了增强图像的对比度和清晰度,采集到的数据会经过滤波处理,去除一些干扰和噪音。
4. 逆向数据处理:通过计算机算法,将采集到的数据进行逆向处理,即从多个角度还原体内的密度分布。
5. 图像重建:逆向处理后,计算机可以生成具有横断面信息的图像。
图像中的每个像素点都代表着相应位置的组织密度。
三、CT图像的应用CT扫描广泛应用于各个医学领域,为医生提供了重要的诊断和治疗依据。
CT图像可以用于以下方面:1. 疾病诊断:CT图像可以清晰地显示出身体内部的肿块、异常组织和器官的异常变化,帮助医生做出疾病的诊断。
医学影像学原理:X射线、CT与核磁共振成像
医学影像学原理:X射线、CT与核磁共振成像医学影像学是一门通过各种成像技术获取人体内部结构和功能信息的学科。
其中,X射线成像、CT(计算机断层扫描)和核磁共振(MRI)成像是常用的医学影像学技术。
以下是它们的基本原理:1. X射线成像原理:原理: X射线成像是通过向患者身体投射X射线,并在另一侧使用探测器捕捉透过体部组织的X射线,从而形成影像。
透射与吸收:不同组织对X射线的透射和吸收不同,骨骼对X射线的吸收较强,因此在影像上呈现较亮的区域。
成像设备:包括X射线发生器和X射线探测器。
通过不同的投射角度和位置,可以获取不同方向的断层图像。
2. CT成像原理:原理: CT是通过使用X射线在不同角度上对患者进行多个投影,然后通过计算机算法将这些投影组合起来形成详细的三维图像。
X射线源和探测器: CT设备包括旋转的X射线源和与之对应的旋转的X射线探测器。
数据重建:通过计算机对多个角度的X射线投影进行处理,利用反投影算法等技术,重建出横截面图像。
3. 核磁共振成像(MRI)原理:原理: MRI利用磁场和无害的无线电波来生成高分辨率的影像。
人体内的原子核,尤其是氢核,对磁场和无线电波的反应是MRI成像的基础。
磁场: MRI使用强大的静态磁场,使人体内的氢核朝向磁场方向取向。
无线电波:向患者施加无线电波,使氢核发生共振,发出信号。
信号检测和图像重建:探测器检测氢核发出的信号,计算机进行图像重建,根据不同组织中水分子的密度和运动状态生成影像。
4. 比较:X射线和CT:主要用于骨骼和组织密度不同的结构成像,适用于快速检查。
CT提供更详细的解剖信息,可以显示软组织和骨骼结构。
MRI:主要用于软组织成像,对脑部、关节、脊椎等提供更详细的解剖和功能信息,而不使用放射线。
不同的医学影像学技术在不同情况下具有不同的优势和适用性,医生根据患者的具体情况选择合适的成像技术。
《医学影像成像原理》第三章 CT成像习题
(4)宽扇形束静止-旋转扫描方式:扫描装置由一个X线管和600~2000个检测器组成。这些检测器在扫描架内排列成固定静止的检测器环,X线管发出30°~50°宽扇形X线束进行旋转扫描。
(3)滤波反投影重建方法:采用先修正、再反投影的做法,得到原始的密度函数。滤波反投影重建图像的基本做法是:在某一投影角下取得投影函数(一维函数)后,对其作滤波处理,得到一个经过修正的投影函数。然后再将此修正后的投影函数作反投影运算,得出所需的密度函数。
滤波反投影法在实现图像重建时,只需作一维的傅里叶变换。由于避免了费时的二维傅里叶变换,滤波反投影法明显地缩短了图像重建的时间。
再将图像面上各像素的CT值转换为灰度,就得到图像面上的灰度分布,就是CT影像。
{CT图像的本质是衰减系数μ成像。通过计算机对获取的投影值进行一定的算法处理,可求解出各个体素的衰减系数值,获得衰减系数值的二维分布(衰减系数矩阵)。再按CT值的定义,把各个体素的衰减系数值转换为对应像素的CT值,得到CT值的二维分布(CT值矩阵)。然后,图像面上各像素的CT值转换为灰度,就得到图像面上的灰度分布,此灰度分布就是CT影像。}
《医学影像成像原理》 试题库
第三章 CT成像
一、专业名词解释与翻译
1.窗口技术:window technology
是显示数字图像的一种重要方法。即选择适当的窗宽和窗位来观察图像,使病变部位明显地显示出来。
2.窗宽:window width,WW
表示数字图像所显示信号强度值的范围。
医学影像学基本原理
医学影像学基本原理医学影像学是一门重要的医学分支,通过各种技术手段生成并解析人体的影像,从而帮助医生诊断疾病和制定治疗方案。
本文将介绍医学影像学的基本原理,包括影像生成原理、常用的影像技术以及影像的解读。
一、影像生成原理1. 放射线成像原理放射线成像是医学影像学中最常用的影像技术之一,它利用射线与人体组织的相互作用产生影像。
当射线穿过人体时,会被不同组织的密度和厚度所吸收或散射。
通过接收并处理经过人体的射线,我们可以得到一个关于组织结构的影像。
2. 超声成像原理超声成像是利用高频声波在人体组织中的传播和反射产生影像。
超声波在体内传播时,会与不同的组织产生反射,形成回声。
这些回声会被超声探头接收,并转化为电信号,最终生成影像。
3. 核磁共振成像原理核磁共振成像(MRI)利用磁场和无线电波与人体的原子核相互作用来生成影像。
通过对人体组织中的氢原子核进行磁场和无线电波的作用,可以得到不同组织的信号。
这些信号经过处理后,可以生成高分辨率的MRI影像。
二、常用的影像技术1. X射线成像X射线成像是最常用的医学影像学技术之一。
它可以用于检查骨骼、肺部和消化道等部位的疾病。
X射线通过人体组织时,会被不同密度的组织吸收或散射,从而生成影像。
X射线成像具有成本低、操作简单等优势,但对于柔软组织如肌肉和脑部较差。
2. CT扫描CT扫描是一种三维成像技术,具有高分辨率和快速成像的特点。
CT扫描通过将X射线和计算机技术结合,可以生成更详细的影像。
它广泛应用于头部、胸部、腹部等部位的检查,可以显示器官和组织的细微结构。
3. 超声成像超声成像是一种无创的影像技术,可以用于检查肝脏、心脏、子宫等器官。
它具有操作简便、无辐射等优点,且对柔软组织成像效果较好。
超声成像可以实时观察器官的运动和血流情况,对于产前检查和心脏病诊断有重要价值。
4. MRI技术MRI技术具有较高的解剖分辨率和组织对比度,适用于对脑部、脊柱、关节等器官进行检查。
医学影像中的CT成像原理
医学影像中的CT成像原理CT成像的原理主要包括以下几个步骤:X射线产生、X射线探测、信号处理和图像重建。
首先,通过X射线管产生高能的X射线束。
X射线管内有一个发射阴极和一个接收阳极,当电子从阴极加速到阳极时,会发生电子撞击阳极释放出X射线的现象。
这些X射线是直线、无方向性且无聚焦的。
X射线束通过患者体内,在患者身体的相对密度较低的部位(如组织、肌肉等)被吸收,而在相对密度较高(如骨骼)的结构上被散射。
被吸收和散射的X射线经过患者后,进入旋转的X射线探测器。
X射线探测器是由大量的敏感电离室组成的,用于测量通过患者的X射线强度。
当X射线通过身体时,它会使电离室内的电离气体电离产生的离子对。
这些电离对会产生电流,在电势差的作用下流经电离室的电路,形成电信号。
接下来,检测器接收到的信号会被放大和数字化。
X射线旋转器在扫描过程中连续旋转,将多个信号采集得到多个投射角度下的强度数据。
这些数据会被发送到计算机系统进行处理。
旋转一周之后,计算机系统将所有收集到的数据进行处理,利用滤波、旋转校正和衰减校正等算法,消除散射和吸收带来的影响。
然后,计算机根据这些数据对体内的结构进行重建。
重建算法通常基于原始数据的反投影和滤波,以生成不同密度和原子编号的图像。
最后,生成的图像可以通过计算机系统显示在监视器上,并可由放射科医生进行分析和诊断。
CT成像原理的核心在于收集多个角度下的X射线数据,并利用计算机算法将这些数据转化为人体内部的二维图像。
通过CT技术,医生可以清楚地观察和分析患者的内部结构,为疾病的诊断和治疗提供依据。
ct 成像原理
ct 成像原理计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)是一种医学影像学检查方法,它通过对被检查部位进行横截面扫描,获得大量的断面图像,然后利用计算机技术将这些图像叠加起来,还原出被测物体的三维形态和组织结构。
CT 成像技术已经成为现代医学诊断中不可或缺的工具之一。
CT 成像原理基于 X 射线的吸收和衰减。
通过从 X 射线管中发射出射线,穿过被检查的对象,接受器接收到通过目标后的 X 射线,然后通过一个信号转换器转化为电信号。
再通过一系列的信号处理,计算机生成断面图像或者是三维成像。
下面,我们对 CT 成像原理进行详细阐述:一、CT 成像基本原理1. X 射线成像原理X 射线成像原理是应用 X 射线与物质交互的过程。
在被检查物质被 X 射线照射时,一部分 X 射线被物质吸收,一部分 X 射线穿透通过物质,从而在被检查物质后面形成阴影。
不同组织器官的 X 射线吸收能力不同,它们形成的阴影不同,为医生提供无创的诊断资料。
透视成像是一种射线成像方法,它是应用物体所产生的阴影的方式来研究目标物体的结构。
在透视成像过程中,一个透镜将 X 射线束聚焦到被检查物体上,并将产生的阴影投射到一个探测器上。
通过探测器记录阴影和吸收的图像信息,生成病理分析报告。
CT 成像则是在透视成像原理的基础上进行的。
它通过将 X 射线束沿不同方向发射到被检查物体上,获得多组透视影像,然后利用计算机技术将这些影像进行处理,还原出被检查物体的三维图像。
二、CT 的扫描方式CT 的扫描方式主要分为两种:轴向扫描和螺旋扫描。
1. 轴向扫描轴向扫描也称为平面扫描,具有高精度和高分辨率的优点。
在轴向扫描中,探测器和X 射线管呈直角排列,接收器沿 Z 轴移动位置以捕获有关物体的相关信息。
这种扫描方式比较耗时,但精度和分辨率都比较高。
2. 螺旋扫描螺旋扫描则是在轴向扫描的基础上,实现了更高的扫描速度和更低的辐射剂量。
在螺旋扫描中, X 射线和探测器是旋转的,以产生螺旋扫描。
医学影像的基础知识
医学影像的基础知识医学影像是现代医学诊断中不可或缺的重要组成部分,它利用各种医学成像技术,如X射线、超声波、计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)等,帮助医生观察和分析患者的内部结构、器官功能以及病变情况。
本文将介绍医学影像的基础知识,包括常用的成像技术和其原理,影像学诊断的基本原则以及医学影像的应用领域。
一、成像技术及原理1. X射线成像X射线是一种穿透力强的电磁波,通过射线与人体组织的相互作用,形成影像。
常见的X射线成像技术包括X线摄影和计算机断层扫描(CT)。
X射线成像适用于检查骨骼系统、胸部、腹部等。
2. 超声波成像超声波成像利用超声波在人体组织中的传播和反射特性,生成影像。
超声波成像非常安全,适用于妇科、产科、心脏等器官的检查。
3. 磁共振成像磁共振成像利用强大的磁场和无辐射的无线电波,通过检测人体组织中的不同信号来生成影像。
MRI适用于大脑、脊柱、关节等检查。
二、影像学诊断的基本原则1. 影像比较医生通过对比患者现有影像与正常人体或之前的影像对照,来寻找异常,了解病变的发展情况。
2. 影像分析医生要仔细分析影像上显示的细节和结构,例如大小、形状、密度、血流等信息,并与正常情况进行比较。
3. 影像诊断医生需要将影像分析的结果与病史和临床症状综合考虑,做出准确的诊断。
三、医学影像的应用领域1. 临床诊断医学影像在肿瘤、心血管、神经、骨骼等多个临床领域的诊断中起到重要作用,帮助医生发现疾病的早期病变、确定病情和制定治疗方案。
2. 手术辅助医学影像可以提供手术前的全面了解,辅助医生进行手术规划和操作,提高手术安全性和成功率。
3. 治疗效果评估医学影像可以帮助医生评估治疗效果,观察病变的变化,指导治疗进程的调整。
4. 科研和教育医学影像在科研和教育领域中广泛应用,如研究疾病的发生机制、新药的疗效评估等,以及培训医学影像专业人员。
综上所述,医学影像是一门重要的医学技术,它在临床诊断、手术辅助、治疗效果评估、科研和教育等领域发挥着不可替代的作用。
ct的原理和结构示意图
ct的原理和结构示意图
CT(计算机断层扫描,Computed Tomography)是一种利用X
射线进行断层成像的医学影像技术。
其原理简单来说,就是通过旋转的X射线源和探测器,逐层扫描人体内部的组织和器官,然后通过计算机处理这些数据,生成高分辨率的横断面图像。
CT设备的基本结构示意图如下:在中心部分有一个旋转的环
状结构,其中包含了X射线源和探测器。
患者通常位于环的
中央,通过桌面或床的移动来实现扫描。
X射线通过患者的身体部位,然后被探测器捕获。
探测器将检测到的X射线转换
为电信号,通过数据传输系统传送到计算机进行处理。
CT系统中的X射线源旋转一周期间,连续发射多个X射线束,每个X射线束传输的数据称为一个投影。
多个投影经过计算
机处理,通过逆Radon变换算法来重建人体内部的图像。
计
算机会根据不同组织对X射线的吸收程度来确定其在图像中
的灰度值,从而得到清晰的断层图像。
为了提高图像质量,CT设备通常具有以下技术提升:
1. 多层螺旋CT:通过X射线源和探测器的同步旋转,可以在
较短时间内获取更多的数据,从而提高图像分辨率和减少伪影。
2. 螺旋扫描:患者在一次旋转中被连续扫描,可以提供快速的扫描速度和高质量的图像。
3. 重建算法的改进:通过不同的重建算法和滤波技术,可以优化图像的对比度和清晰度。
总的来说,CT通过利用X射线源和探测器对患者进行旋转扫描,然后通过计算机处理和重建算法生成横断面图像。
这些图像可以提供详细的人体内部结构信息,有助于医生进行疾病的诊断和治疗。
医学影像技术及其物理原理
医学影像技术及其物理原理医学影像技术是一种用于检查和诊断人体内部结构和功能的方法。
它通过使用不同的成像技术来获取人体内部的图像,帮助医生观察和分析人体的各个部位,以便做出准确的诊断和治疗计划。
以下是医学影像技术的一些主要类型及其物理原理的简要介绍:1.X射线成像(X-ray):–物理原理:X射线是一种高能量的电磁辐射,能够穿透人体组织。
当X射线穿过人体时,会被不同密度的组织吸收不同程度,形成图像。
–应用:用于检查骨折、肺部疾病、消化系统疾病等。
2.计算机断层扫描(CT):–物理原理:CT扫描使用X射线从多个角度扫描人体,然后通过计算机处理这些数据,生成横截面图像。
–应用:用于检查头部、胸部、腹部、脊柱等部位的疾病。
3.磁共振成像(MRI):–物理原理:MRI利用强磁场和无线电波来激发人体内的氢原子核,产生信号,通过计算机处理生成图像。
–应用:用于检查脑部、脊髓、关节、肌肉等部位的疾病。
4.正电子发射断层扫描(PET):–物理原理:PET扫描使用放射性药物注入体内,药物会被体内的细胞吸收,然后通过发射正电子与电子结合产生光子,被探测器检测,生成图像。
–应用:用于检查肿瘤、神经系统疾病等。
5.单光子发射计算机断层扫描(SPECT):–物理原理:SPECT扫描与PET类似,也是使用放射性药物注入体内,通过探测药物发射的伽马射线来生成图像。
–应用:用于检查心脏、脑部、甲状腺等部位的疾病。
6.超声波成像(Ultrasound):–物理原理:超声波成像利用高频声波在人体内部传播,当声波遇到不同密度的组织时会产生回声,通过计算机处理回声信号生成图像。
–应用:用于检查腹部、妇科、产科、心脏等部位的疾病。
7.核磁共振成像(NMR):–物理原理:NMR成像与MRI类似,利用强磁场和无线电波来激发人体内的氢原子核,产生信号,通过计算机处理生成图像。
–应用:主要用于医学研究,较少用于临床诊断。
以上是医学影像技术的一些主要类型及其物理原理的简要介绍。
医学影像成像原理名词解释
医学影像成像原理名词解释医学影像成像原理是指通过不同的物理原理和技术手段,对人体内部的结构、功能和病理变化进行观察和记录的过程。
下面我将从多个角度解释医学影像成像原理的相关名词。
1. X射线成像原理,X射线成像利用X射线的穿透性质,通过人体组织对X射线的吸收程度不同来形成影像。
吸收较多的组织(如骨骼)呈现较亮的区域,而吸收较少的组织(如肌肉、脂肪)呈现较暗的区域。
2. CT扫描原理,CT(计算机断层扫描)利用X射线通过人体的不同角度的扫描,通过计算机重建技术生成横断面的影像。
它通过测量X射线的吸收量,得到组织的密度信息,从而呈现出不同组织的结构。
3. MRI成像原理,MRI(磁共振成像)利用强磁场和无线电波,通过检测人体组织中氢原子的信号来生成影像。
不同组织中的氢原子具有不同的信号强度,通过对信号进行分析和处理,可以呈现出不同组织的对比度。
4. 超声成像原理,超声成像利用超声波在人体组织中的传播和反射来生成影像。
超声波通过探头发射到人体内部,当遇到不同组织界面时会发生反射,探头检测到反射信号后,通过处理和重建,形成图像。
5. 核医学成像原理,核医学成像利用放射性同位素的特性,通过人体内摄取或注射放射性示踪剂,测量放射性同位素的分布和代谢来生成影像。
核医学包括单光子发射计算机断层扫描(SPECT)和正电子发射计算机断层扫描(PET)等技术。
6. 磁刺激成像原理,磁刺激成像是一种通过磁场刺激人体神经系统,并通过检测神经元活动引起的磁场变化来生成影像的技术。
它可以用于研究大脑的功能连接和神经元活动。
以上是医学影像成像原理的一些常见名词解释,每种原理都有其特定的应用领域和优缺点。
医学影像学的发展使得医生能够更好地观察和诊断疾病,为疾病的早期发现和治疗提供了重要的手段。
医学影像设备学第五章第三节 螺旋CT
第三节螺旋CT一、特点1、螺旋扫描是扫描床匀速通过持续匀速、单方向旋转的X线管而产生X线的扫描野。
『提出问题』一、常规CT有哪两个不可忽略的基本要求?1、在数据采集过程中,扫描的物体没有移动;2、扫描轨迹必须在一个极好的平面上。
『提出问题』二、如果这两个条件之一受到干扰,会对图像质量带来哪些负面影响?如果病人移动或体内器官的运动,就可导致运动伪影。
『进行对比』螺旋违背以上两条原则吗?1、在扫描过程中还要移动病人,扫描床匀速移动2、它不是平面移动,X线管持续匀速、单方向旋转螺旋CT的显著优点:单次屏住呼吸就可以完成整个检查部位的扫描,且可以在任意想要的位置上重建图像。
2、螺旋CT参数与常规CT的相比增加了床位移增量和所需重建图像间隔的选择床位移增量和层厚的比值即螺距因子在扫描层厚一定的情况下,螺距因子越小,即床位移增量越小,则床面移动速度越慢,则轴向采样数量越大,重建层厚越薄,图像质量越好。
但当扫描范围确定时,若床速过慢,必然延长扫描时间。
反之则反之。
3、螺旋扫描采集的是容积数据,扫描床连续移动导致每一周扫描的起点和终点不在同一平面,因此需要进行数据校正。
4、单层螺旋CT(SSCT)和多层螺旋CT(MSCT)与SSCT相比,MSCT的优点突出表现在扫描速度快,X线管损耗小,照射量减小,Z轴空间分辨率高、采集信息量大、降低对比剂用量等方面。
二、扫描装置(一)滑环技术滑环:用带状封闭环形的导电环和电刷配合制成的一种导电结构。
采用优质导电材料制成的导电环和电刷紧密接触,代替了电缆在旋转过程中保持了动静两部分的电路连接。
这种技术的实现使扫描系统可以连续单方向旋转,有效避免电缆可能发生的拉伸的绞合而出现故障。
1、低压滑环低压滑环是由外界将数百伏的直流电通过滑环输入到扫描机架内,电压较低,容易实现绝缘。
滑环电流很大,电弧和生热便成为重要问题,要求电刷和滑环接触电阻非常小。
高压发生器内置。
2、高压滑环高压滑环由扫描机架外的高压发生器产生后经高压滑环进入X线管。
医学影像系统原理CT
医学影像系统原理CT
CT系统的原理可以分为以下几个步骤:
1.X射线源:CT系统中使用的X射线是由X射线管产生的,X射线管由阴极和阳极组成。
通过加高压电源使阴极发射出电子,并由阳极吸引这些电子产生X射线。
2.X射线射线:产生的X射线经过过滤器、衰减器等装置后进入被检查区域,照射到患者身上。
3.探测器:CT系统中的探测器用于测量透射X射线的强度。
探测器由大量小型的探测元件组成,这些探测元件能够测量穿过患者身体部位的X射线的强度。
4.旋转和扫描:患者被置于旋转的平台上,X射线源和探测器通过旋转圆周围的弧形轨道移动,并通过多个角度对被检查区域进行扫描。
探测器记录每个角度下的透射X射线强度。
5.数据采集:探测器测量的X射线强度被转换成电信号,并传送到计算机中进行数据采集。
6.重建:采集到的数据经过计算机的重建算法进行处理,将散布在体内的X射线吸收信息转化为横断面图像,并以数字形式表示。
7.图像显示与处理:重建得到的图像通过计算机系统进行处理,可以进行图像增强、图像放大、图像滤波等操作,以提高图像质量和便于医生对图像进行判断和分析。
CT系统的工作原理是通过对患者进行多个角度的X射线扫描,然后通过计算机对这些扫描数据进行重建,最终得到具有空间解析度的横断面
图像。
这些图像可以帮助医生进行疾病的诊断和治疗规划。
CT系统具有高分辨率、速度快、对骨组织和软组织有较好的显示效果等优点,在现代医学诊断中起着重要的作用。
医学影像系统原理3CT
部分容积效应(Partial Volume Phenomena)
又称体积平均值效应。即在同体像素中,存在有不同衰 减系数的物质时,对这些衰减系数的平均值。也就是在 同一扫描层面内,含有两种或两种以上的不同密度的组 织时,其所测得的CT值是它们的平均值,因而不能真实 地反映其中任何一种组织的CT值。当病变组织小于层厚 时,所测得的CT值不能反映该病变组织的CT值。如果病 变组织的密度高于周围其它组织,所测得病变组织的CT 值低于其本身真实的CT;反之,如果病变组织的密度低 于周围其它组织,所测得病变组织的CT值高于其本身真 实的CT。因此,在临床扫描工作中,对小病变的扫描, 力求使用薄层扫描或部分重叠扫描,以减轻部分容积效 应的干扰。
(七)探测器
探测器是接收透射X线光子,并将其转换成相同强 度比例的电信号的装置,是采集数据的主要部件。探测 器必须具备如下性能:①良好的X线接收和转换能力, 检测效率高。②对于能量范围在40-100kev之间的不同 强度的X线都能均匀接收,线性好。③稳定性好,受理 化因素影响小,使用寿命长。④余辉短,恢复能力强。 ⑤体积小,空间配置容易,几数据采集系统和
磁盘获得的数据,进行运算后,再返回主控计算机进
行终端显示,它与主控计算机并行工作。
14
其他设备
1.磁盘机和相关存储媒介 磁盘机是计算机运行的重要部件。它既 是用来存储支持计算机运行的操作系统软件和CT工作软件,也可 以对采集的原始数据和重建后的图像进行储存,同时还起着从磁 带或光盘中存取图像的中介作用。 存储病人的图像、计算机原始数据以及相关病人资料的媒介很 多,如各种磁带、光盘、磁光盘和软盘等。随着计算机技术的快 速发展,这些媒介的存贮容量越来越大,存取速度也越来越快。
4
CT的发展阶段
医学影像成像原理
医学影像成像原理
医学影像是现代医学诊断和治疗中不可或缺的重要手段,而医学影像的成像原理则是其基础和核心。
医学影像成像原理主要包括X射线成像、CT成像、核磁共振成像和超声成像等几种常见的技术。
下面将分别对这几种成像原理进行介绍。
首先是X射线成像,X射线是一种电磁波,其波长短,穿透力强,能够穿透人体组织,被不同密度的组织吸收不同,从而形成X射线影像。
X射线成像主要用于骨骼和肺部的影像检查,对于骨折、肿瘤等疾病有很高的诊断价值。
其次是CT成像,CT是计算机断层扫描的简称,它是通过X射线在不同角度下对人体进行扫描,然后通过计算机重建出人体的断层影像。
CT成像可以清晰地显示人体内部组织的结构,对于脑部、腹部等部位的病变有很高的诊断准确性。
接下来是核磁共振成像,核磁共振是利用人体组织中的氢原子在外加磁场和射频脉冲作用下产生共振信号,通过检测这些信号来形成影像。
核磁共振成像对软组织的分辨率很高,对于脑部、脊柱、关节等部位的病变有很好的显示效果。
最后是超声成像,超声成像是利用超声波在人体组织中的传播和反射特性来形成影像,它不具有辐射,对人体无损伤。
超声成像主要用于妇产科、心脏等部位的检查,对于胎儿、心脏病变等有很高的诊断价值。
总的来说,医学影像成像原理是通过不同的物理原理和技术手段来获取人体内部的结构和病变信息,从而为临床诊断和治疗提供重要的依据。
不同的成像技术各有特点,可以相互补充,共同为医学诊断服务。
随着科技的不断发展,医学影像技术也在不断进步,为医学的发展和人类健康提供了重要的支持。
医学影像技术中的CT与MRI扫描原理详解
医学影像技术中的CT与MRI扫描原理详解医学影像技术在现代医疗中起着至关重要的作用,其中CT(计算机断层扫描)和MRI(磁共振成像)是两种常见的影像扫描方式。
本文将对CT与MRI扫描原理进行详细解析。
一、CT扫描原理CT扫描是一种通过多次旋转拍摄组成断层图像的影像技术。
它利用了射线的穿透能力和底片的感光原理,通过对身体的断层层面进行扫描,得到具有高分辨率的影像。
CT扫描的原理可以分为以下几个步骤:1. 射线产生:CT扫描机内设有射线发生器,其通过加热钨丝产生电子,并使电子通过高电压加速器加速。
加速的电子撞击到钨靶上,产生X射线。
2. 射线传感器:人体被扫描后,透射出的X射线会通过射线传感器,传感器由许多探测器组成。
当X射线通过人体后,少量的射线将被吸收,其余的将到达射线传感器。
3. 数据获取:射线传感器会将透射出的X射线转化为电信号。
这些电信号将被传送到计算机处理。
4. 数据处理:计算机会综合所有的电信号,并通过复杂的算法和数学模型,将其转化为数字图像。
最终,通过计算机软件的重建算法,构建出具有横断面解剖结构信息的CT影像。
CT扫描由于其速度快、分辨率高等特点,在临床上被广泛应用于患者的诊断与治疗。
二、MRI扫描原理MRI扫描是一种利用磁场和射频脉冲进行成像的无创检查方法。
与CT扫描相比,MRI扫描没有使用X射线,更加安全可靠。
MRI扫描的原理可以分为以下几个步骤:1. 磁场建立:MRI设备内包含一个巨大的磁场,它可以让身体内的质子(氢原子核)在磁场的作用下有序排列。
2. 射频信号:通过发射射频脉冲,磁场会扰乱身体内的质子排列。
当射频脉冲停止,质子会重新返回其原有的排列状态。
3. 信号接收:当质子返回原有排列状态时,它们会产生微弱的电流信号。
这些信号会被MRI设备接收并通过计算机进行处理。
4. 数据分析:计算机会将接收到的信号进行分析,并根据信号的差异绘制出身体内的详细图像。
与CT扫描不同,MRI扫描可以提供更加详细、更具对比度的图像,有助于医生做出更准确的诊断。
CT工作原理
CT工作原理CT(Computed Tomography)是一种医学影像技术,它利用X射线通过人体进行扫描,然后通过计算机处理得到人体内部的断层图像。
CT工作原理是通过X射线的吸收和散射来获取影像信息。
CT设备由以下几个主要部分组成:X射线发生器、旋转式X射线探测器、数据采集系统和图像重建系统。
首先,X射线发生器产生高能量的X射线束,它通过患者的身体部位。
当X射线束通过人体时,它会被不同组织结构所吸收或散射。
这些被吸收或散射的X 射线会被旋转式X射线探测器接收。
旋转式X射线探测器由多个探测单元组成,每个单元包含一个闪烁晶体和一个光电转换器。
当X射线通过患者时,它会与闪烁晶体相互作用,产生光信号。
光信号经过光电转换器转化为电信号,然后被数据采集系统记录下来。
数据采集系统负责收集旋转式X射线探测器产生的电信号。
它包括放大器和模数转换器,将电信号转化为数字信号。
这些数字信号表示了X射线在患者身体内不同位置的吸收或散射情况。
图像重建系统是CT的核心部分,它将数据采集系统收集到的数字信号进行处理和重建,生成人体内部的断层图像。
图像重建算法使用了数学方法,如滤波、反投影和重建算法等。
这些算法将数字信号转化为图像像素,通过不同的灰度值来表示不同组织的密度和结构。
最后,生成的断层图像可以通过计算机显示器进行观察和分析。
医生可以根据图像来诊断疾病、评估病情和指导治疗。
CT工作原理的关键是X射线的吸收和散射。
不同组织的密度和组织结构会对X射线产生不同程度的吸收和散射,从而形成不同的图像特征。
例如,骨骼组织会吸收大部分X射线,所以在CT图像中呈现高密度;而软组织则会吸收较少的X射线,所以在CT图像中呈现较低的密度。
CT技术具有以下优点:1. 高分辨率:CT图像具有高分辨率,可以清晰显示人体内部的细小结构,有助于医生准确诊断疾病。
2. 多平面重建:CT图像可以进行多平面重建,即可以在不同的平面上查看人体内部的结构,有助于医生全面了解病情。
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检查床与X线高压发生器
(二)检查床 检查床是病人的承载体,作用是将患者送进扫描机 架内,并将被检部位准确地定位到扫描的位置上。因此 ,检查床定位和移动速度的精度必须很高,其绝对误差 不能超过 0.2mm。床面能降低到最低位置,方便患者上 下床。为配合定位,CT常配有投光器,托架、腰垫以及 绑带等附设装备。 (三)X线高压发生器 高压值的变化直接影响X线能量变化,X线能量又直 接影响人体各组织的吸收系数。决定扫描持续时间长短 是管球的热容量及发生器的容量,高压发生器的稳定性 要好,功率要高。一般为30-60KW,并附加稳压装置。 10
模数转换器
(八)模数转换器
探测器将X线信号转变为电信号,二者 在强度上成正比,可将电信号作为X线信号 的模拟物理量。计算机只能对数字信号进行 运算,而不能直接对电信号等模拟量进行处 理。将电信号等模拟量转换成计算机可以处 理的数字信号的装置就是模数转换器。模数 转换器是CT数据采集系统中的关键部分。
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CT的意义
CT机的诞生是X线影像技术发展史上的一个里程碑 。它很好地解决了X线摄影的影像重叠问题,获得 了真正的人体横断面图像,而且图像密度分辨率高 ,尤其对软组织器官,能清楚显示其解剖结构。CT 机的应用开辟了医学影像诊断领域的新时代,以致 Hounsfield同Cormack一起,获得了1979年的诺贝 尔医学奖。 CT一经问世,便进入了迅速发展的快车道。围绕缩 短扫描时间、提高图像质量两个焦点问题,相关技 术不断更新和改进,CT的临床应用不断扩大,使用 价值也越来越大。
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准直器与滤过器
(五)准直器 CT常规配有二个准直器,一个设置在管球的X射线 出口处,称为前准直。作用是对X线束的宽度进行调节 ,并决定被检体的切层厚度,即层厚;降低被检患者的 辐射剂量;限制焦点几何投影所致的半影,提高CT图像 质量。另一个设置在探测器前,称为后准直。作用是减 少散射线的干扰。 (六)滤过器 从管球发射出的X线束能量并非均匀一致,包括低能射 线(软射线)和高能射线(硬射线)。低能X线直接影 响CT图像质量。滤过器一般由低原子序数的物质组成。 它既能吸收低能X线,使X线束变成能量均匀的硬射线束 ,又能减少散射线,降低辐射剂量,提高图像的质量。 12
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计算机系统
计算机系统是CT运行的控制中枢,主要由主控计算机 和阵列处理计算机两部分组成。 主控计算机是中央处理系统。一方面对数据采集系统 、阵列处理计算机、磁盘等装置,以及机架和高压系 统的微处理器间的输入和输出进行连接和处理;另一 方面,通过中央处理器和存储器执行以下功能:① 监控扫描,并将扫描数据(投影值)送入存储器。② CT值的校正和输入数据的扩充,即进行插值处理。③ 控制信息的传递和数据管理;④ 图像程序控制。⑤ 字符显示的处理。⑥ 机器故障分析等。 阵列处理机由主控计算机控制接收从数据采集系统和 磁盘获得的数据,进行运算后,再返回主控计算机进 行终端显示,它与主控计算机并行工作。 15
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CT扫描系统
扫描系统主要由扫描机架、检查床、X线管球、 高压发生器、探测器阵列、准直器及滤过器等 组成。
(一)扫描机架(gantry) 扫描机架是X线球管、准直器、数据采集系统、机 械传动装置,以及控制电路的载体,是CT数据采集的 关键部分。机架扫描孔径决定成像的扫描几何,常规 多为70cm。机架机械精度一定要精确,以保证采样处 理所需要的精度,并且稳定性能要好,以克服高速旋 转所致离心力的影响。另外,为满足成角度扫描的需 要,扫描机架可倾斜 20º或 30º。机架内,通过滑环 9 给管球供电,通过光电转换实现数据传输。
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CT成像原理
电子束扫描速度和整个扫描序列中扫描的 靶环数,以及被扫次数都由计算机控制。 准直器则控制X线束的形状,使X线呈扇形 在直径47.4cm扫描区域内穿过病人。 在扫描机架上方平行排列着两组固定探测 器,接收扫描体衰减后的X线信号,经光 电转换,由数据采集系统进行预处理后经 光缆送至扫描存储器,再传输到快速重建 系统进行层面图像重建。
其他设备
1.磁盘机和相关存储媒介 磁盘机是计算机运行的重要部件。它既 是用来存储支持计算机运行的操作系统软件和CT工作软件,也可 以对采集的原始数据和重建后的图像进行储存,同时还起着从磁 带或光盘中存取图像的中介作用。 存储病人的图像、计算机原始数据以及相关病人资料的媒介很 多,如各种磁带、光盘、磁光盘和软盘等。随着计算机技术的快 速发展,这些媒介的存贮容量越来越大,存取速度也越来越快。 2.操作台 通过操作台控制CT机的工作,包括输入扫描参数、监控 扫描情况、调节图像灰度、打印图像、储存图像和机器故障分析 等。操作台一般由视频显示系统、电视组件系统和软盘系统三部 分构成。 3.其它附属设备 CT机通常配备一些附属设备,以协助完成检查工 作。例如,激光打印机、洗片机、高压注射器等。 16
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空间分辨率(Spatial Resolution)
指在高对比度的情况下,密度分辨率大于 10%时,图像对组织结构空间大小的鉴别能力 。常以每厘米内的线对数(Lp/cm)表示。其 换算关系为:5÷Lp/cm=可辨最小物体直径( mm)。线对数越多,空间分辨率越高。影响空 间分辨率的主要因素有像素、探测器孔径、相 邻探测器间距、图像重建的卷积滤波函数、数 据取样、矩阵、X线管焦点尺寸和机器精度等 。其中像素是最主要的因素,扫描图像矩阵中 像素越多,空间分辨率就越高。
X射线球管
(四)X线球管
X线球管的结构与普通X线机球管基本相同,分固 定阳极球管和旋转阳极球管。早期CT机都配备固定 阳极球管,但不能满足高毫安和连续扫描的需求, 目前已被旋转阳极球管所取代。旋转阳极X线球管的 功率较大,管电流可以达到100-600mA。管电流大, 短时间内就可以提供足够的X线剂量,满足CT快速、 连续扫描的需求。管球的热容量也要大,目前最大 达7.5MHU,散热率较高。管球的焦点通常为0.51.2mm。管球散热通常采用油冷和风冷方式。
医学影像系统原理: 普通CT成像技术
丁明跃
华中科技大学生物医学工程系 “图像信息处理与智能控制”教育部重点实验室 2015-7-1
目录
一、CT的产生与发展
二、CT的基本构造
三、CT工作流程
四、CT扫描技术
五、电子束CT
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什么是CT?
CT(Computed Tomography)又称为计算 机X线体层摄影。是计算机控制、X线成像 、电子机械技术和数学科学相结合的产物 。CT检查简便、安全、无创伤,能获得质 量好、诊断价值高的图像。随相关技术的 快速发展,CT机的性能越来越好,功能也 越来越多,临床应用范围也越来越广,已 成为临床成熟、必不可少的检查手段。
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部分容积效应(Partial Volume Phenomena)
又称体积平均值效应。即在同体像素中,存在有不同衰 减系数的物质时,对这些衰减系数的平均值。也就是在 同一扫描层面内,含有两种或两种以上的不同密度的组 织时,其所测得的CT值是它们的平均值,因而不能真实 地反映其中任何一种组织的CT值。当病变组织小于层厚 时,所测得的CT值不能反映该病变组织的CT值。如果病 变组织的密度高于周围其它组织,所测得病变组织的CT 值低于其本身真实的CT;反之,如果病变组织的密度低 于周围其它组织,所测得病变组织的CT值高于其本身真 实的CT。因此,在临床扫描工作中,对小病变的扫描, 力求使用薄层扫描或部分重叠扫描,以减轻部分容积效 应的干扰。 25
周Байду номын сангаас间隙现象(Around Clearance Phenomenon)
在同一扫描层面上,与该层面垂直的两种相 邻且密度不同的组织,其边缘部分所测得的 CT值也不能真实地反映其本身组织的CT值。 扫描线束在两种组织交界处相互重叠,边缘 分辨不清。密度高的,其边缘CT值比本身组 织的CT值小。反之,密度低的,其边缘CT值 比本身组织的CT值大。
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CT工作流程
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CT图像投影重建
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CT扫描技术
阐述了CT的基本概念、常见术语和扫描 方式。
基本概念和常见术语是CT扫描技术的基 础,理解CT基本概念和常见术语是掌握 CT扫描方式的前提和保证。
CT扫描方式是CT扫描技术的具体应用, 它分为普通扫描、增强扫描、造影扫描 和特殊扫描。
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CT的产生
CT的基础思路基于1917年波希米亚数学家J.H .Radon用数学原理证实了可通过物体的投影集合来 重建图像。1963年美国物理学家A.M.Cormack探索 出了用X线投影数据重建图像的数学方法。他们共 同奠定了产生CT的数学基础。 1971年10月,英国工程师G.N.Hounsfield设计并 扫描出第一幅具有诊断价值的头部CT图像,从而宣 告世界第一台CT扫描机的研制成功。该机因由英国 EMI公司生产,又称EMI扫描机。
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CT的发展阶段
下面将CT的发展过程大致分为以下几个阶段。
第一阶段:从CT的产生开始,到二十世纪70 年代中期扇形束扫描技术的应用,实现了CT从单纯 头颅扫描到全身扫描的跨越。
第二阶段:上世纪80年代中期“滑环技术” 的应用,实现了单层CT的快速扫描即螺旋CT。
第三阶段:多排探测器的应用实现了快速容 积扫描即多层扫描,即多排CT。
基本概念和术语
密度分辨率(Contrast Resolution)
指在低对比度情况下,图像对两种组织之间最小 密度差别的分辨能力,常以百分数表示。例如:0.2% ,5mm,0.45Gy,表示物体的直径为5mm ,病人的接 受剂量为0.45Gy 时,CT的密度分辨率为0.2%,即表 示相邻两种组织密度值差大于或等于0.2时,CT即可 分辨,小于此值则无法分辨。CT图像密度值用不同级 的灰阶表示。灰阶等级由2N决定,N是二进制的位数 ,被称为比特,比特值大,表示信息量大,量化的精 度高,反之则低。影响密度分辨率的主要因素有层厚 、X线剂量和噪声等。