第三章 X射线计算机断层成像(X-CT)2008
X 射线计算机断层扫描成像(55页)
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14、抱最大的希望，作最大的努力。2021年5月16日 星期日 2021/5/162021/5/162021/5/16
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15、一个人炫耀什么，说明他内心缺 少什么 。。2021年5月 2021/5/162021/5/162021/5/165/16/2021
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16、业余生活要有意义，不要越轨。2021/5/162021/5/16May 16, 2021
5）故障诊断及分析等。
§3—3 CT扫描方式与设备
一、普通CT 1、单束平移—旋转方式 [第1代（1970）]
平移采集160个数据*旋转180 ° 每次扫描共采集28800个数据； 计算80×80矩阵的图像，6400个像素； 一幅图像约需5min 一次检查约需35min 。 应用范围：脑
2、窄扇形束扫描平移—旋转方式 [第2代（1972）]
第三章 X 射线计算机断层扫描成像
(X-ray computed tomography, X-CT)
普通X射线影像的缺点
■X射线穿透不同密度和厚度组织结构后的总和投影 ●影像重叠:深度方向上的信息重叠在一起，引起混淆 ●密度分辨率低:对软组织分辨能力低 ●剂量大
Computed tomography
2、低对比度分辨力和高对比度分辨力
①低对比度分辨力： ●细节与背景之间具有低对比度时，能使细节从背景中鉴别出来的能力。
■条件：物体（细节）与均质环境的吸收系数差别的相对值
△μ ＜1%
或 △CT＜10Hu
X-CT: 0.5—1% 普通X线片：＞5% 低对比度分辨力CT优于X片
低对比度分辨力高是X-CT的优势！
●优点：
CT的优缺点
1、真正断面像：准直系统准直，无层面外组织结构干扰；
X射线计算机断层成像PPT课件
❖ 1974年美国George-town大学医学中心的Ledly研制成第一台全身CT扫 描机。
❖ 为此Hounsfield和Cormack共同获得了1979年的诺贝尔生理和医学奖。
伦琴与X-Ray
1895年，X-Ray 第一次被发现
CT图像重建的数理基础（1）
X射线通过非均匀介质：
N1 N2 N3
Nn
I0
μ1 μ2 μ3 μm μn
In
Δx Δx Δx
Δx
Im-1
Im
Δx
n
I I e I e I e nx
( 1 2 n )x
(x• i )
i1
n
n 1
0
0
二.X-CT基础知识
CT图像重建的数理基础（2）
狄拉克函数（ 函数）
CT值的定义式：
人体各组织CT值约为-1000~1000HU，即约有2000个CT值
二.X-CT基础知识
灰度显示—在图像上，表现各像素黑白或明暗程度的量 1000
0
-1000
三.传统X-CT的扫描方式
传
静止-旋转
（S/R）
统
C
T
扫 单束平移-旋转
描
（T/R）
扫描方式
旋转-旋转 （R/R）
方
式
窄扇形平移-旋转
严重的环状伪影
homogeneuous CT va种原因，对相同强度的入射X 线，探测器不可能始终输出同样的扫描信号。
当探测器输出错误信号甚至无 信号，会导致图像中的“环状 伪影”。
可通过每天开机或连续几小时 不工作后，作系统校正测量及 其定期地作系统维护来防止， 而一旦排除不了，须由维修工 程师来解决 !
X射线计算机断层扫描成像(X-CT)
X 射线计算机断层扫描成像(X-CT ）一.X-CT 的发展简史1895年德国物理学家伦琴发现X 射线，当 X 射线透过人体的不同组织结构时，由于人体组织有密度和厚度的差别，它被吸收的程度不同，所以到达荧屏或胶片上的X 线量即有差异，从而形成黑白对比不红的影像。
X 射线一经发现就在医疗上显示了巨大地应用价值，如今X 射线已经成为现代医疗中不了缺少的设备。
1917年，雷登（J.Radon ）支出对二维或三维的物体可以从各个不同方向上的投影，用数学方法计算出为宜的一张重建图像。
称之为雷登变换。
但是基于雷登变换的图像重建需要处理大量的图像信息，在计算机水平并不发达的年代，这种图像重建的方法并没有被普及，但是雷登变换为X-CT 的发展奠定了数学基础。
1956年，浩斯菲尔德（Godfrey Hounsfiled ）支撑了第一台可用于临床的CT 。
1971年9月第一台头扫描CT 诞生。
1972年第一章临床CT 图像诞生。
CT 立即受到了医学界的热烈欢迎，成功震惊了整个医学界。
二、X-CT 成像的基本原理由于传统X 射线成像存在着很多缺点，比如影像重叠，即无数多个投影图的叠加平均；以及密度分辨率低，即当需要对人体X 射线吸收率相差很小的部分成像时，传统的X 射线成像系统的影像几乎无法识别。
所以人们提出，如果想得到一个切面或者断面上的影像，必须将X 射线限制在一个层面上（切面或断面）上这就血药从根本上改变X 射线机的工作方式，因此必须使用笔射束X 射线在多个不同方向上针对所选的同一层面进行扫描，对每一个方向上的X 射线的衰减进行测量，而每一个射线路径上的值通过射线积累或者射线求和的方式获得。
X-CT 成像的基本原理：X 射线球管发射X 射线达到北侧物体上，探测器接收其投影，并将其投影作为原始数据与标准数据进行比对校准，经滤波和反投影后，得到一个N*N 的图像矩阵。
投影是可以从不同的角度获取的，从各个角度获得的投影是不同的，要想挥舞元物体的形状需要获得各个角度的投影。
医学影像物理学试题及答案(三)
医学影像物理学试题及答案第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）3-1 普通X射线摄影像与X-CT图像最大不同之处是什么?答：普通X射线摄影像是重叠的模拟像，而X-CT图像是数字化的断层图像。
3-2 何谓体层或断层? 何谓体素和像素? 在重建中二者有什么关系?答：体层或断层是指在人体上欲重建CT像的薄层。
体素是人体中欲重建CT像断层上的小体积元，是人为划分的，是采集（或获取）成像参数（衰减系数值）的最小体积元（实际中是扫描野进行划分）；像素是构成图像的最小单元，是人为在重建平面上划分的，其数值是构成CT图像数据的最小单元。
要注意的是CT图像的像素和工业上的像素不是同一个概念。
体素和像素的关系是二者一一对应。
按重建的思想是体素的坐标位置和成像参数值被对应的像素表现（坐标位置对应、衰减系数值以灰度的形式显示在CT图像上）。
3-3 何谓扫描? 扫描有哪些方式? 何谓投影?答：所谓扫描系指在CT的重建中使用的采集数据的物理技术，具体言之就是以不同的方式，沿不同的角度，按一顶的次序用X射线对受检体进行投照的过程称为扫描。
扫描方式从总体上说有平移扫描和旋转扫描两种。
扫描的目的是为了采集足够的重建数据。
所谓投影的本意系指透射物体后的光投照在屏上所得之影。
若物体完全透明，透射光强等于投照光强，则影是完全亮的；若物体半透明, 透射光强小于投照光强，则影是半明半暗；若物体完全不透明，透射光强等于零，则影是完全暗的。
按此种考虑，所谓投影的本质就是透射光的强度。
对重建CT 像过程中投影p 的直接含义就是透射人体后的X 射线强度，即书中X 射线透射一串非均匀介质（或人体）后的出射X 射线的强度I n ，即p =I n 。
广义之，这个投影p 又是由I n 决定的书中表述的i i d μ∑=p 。
3-4 请写出射线束透射下列非均匀介质后广义下的投影值（见书中习题3-4图）。
答案：(a)17；(b)∑==71n i i μ3-5 何谓层厚? 它与哪些因素有关?答：层厚的本意系指断层的厚度。
第3章医学影像成像原理
第3章医学影像成像原理医学影像成像原理是指在医学上应用的各种成像技术中，根据不同物理原理和仪器设备的操作原理，对人体内部结构和功能进行成像。
本章将重点介绍常见的医学影像成像原理。
1.X射线成像原理：X射线成像原理是利用X射线具有透射性的特性，通过对人体进行X 射线照射，再通过感光器材记录X射线通过后的影像，来获取人体内部结构信息。
成像时，X射线的吸收程度会受到不同组织的密度差异的影响，在射线影像上呈现为明暗不同的图像。
2.CT（计算机断层成像）原理：CT成像原理是通过使用X射线和计算机算法进行断层成像，一般是以旋转式X射线扫描器为基础，通过不同角度的扫描，得到多个层面的断层图像。
CT利用X射线的透射特性，测量射线通过患者身体时的吸收情况，再将这些数据转化为图像。
3.磁共振成像（MRI）原理：MRI成像原理是利用磁场和射频脉冲的相互作用来获取人体内部结构信息。
患者被置于强磁场中，通过对患者进行射频脉冲的照射，可以使患者体内的水分子发生共振，产生信号。
通过强磁场和射频信号的处理，可以形成人体内部器官的具体图像。
4.超声成像原理：超声成像原理是利用声波的特性，通过超声波的传播和反射来获取人体内部结构信息。
超声波被饰物中的组织结构反射回来，再通过接收器转化为电信号，经过处理后形成图像。
超声波具有高频、高能量的特点，对人体无创伤，被广泛应用于妇产科、心脏等领域。
5.核医学成像原理：核医学成像原理是利用放射性核素的特性，通过核素的注射等方式让其在人体内部发放放射线，并通过探测器捕获射线发射的信号，形成图像。
核素的选择和特点决定了不同核医学成像的应用领域和成像原理。
以上是常见的医学影像成像原理，不同的成像原理适用于不同的临床需求。
通过利用这些原理，医学影像学能够直观地显示人体内部结构和功能，为临床诊断和治疗提供重要的参考依据。
计算机断层成像技术
、各代CT扫描机
1、First Generation
One detector Translation-rotation Parallel-beam
Finely collimated x-ray beam Single radiation detector Translate-rotate motion 180 translations with 1 rotation between translation Single image projection per translation Five minute image time Head image only, not capable of body imaging
showing cyst (confirmed) 囊肿
Hounsfield and EMI CT
4分钟可生成图像。
CT scanner 结构图
4.1 概述
一、CT的用途
医学诊断 辅助治疗 工业CT
二、CT的优点 三、CT的局限
显示真正的断层图像 图像清晰、密度分辨率高 操作简单、安全 有些病变不适宜 成分、生物、化学结构 造价高
2320x射线能量150kv以下常用电压420kvx射线强度150ma左右2ma左右放射性同位素不采用60co源高能直线加速器不采用10mev以上扫描和结构方式病人静止检测对象运动x光机和探测器运动x光机和探测器保持静止工业ct装置和医用ct装置的区别医用ct装置工业ct装置08
计算机断层成像技术
X射线计算机断层成像（X－ray computed tomography，简称X－CT）从 根本上克服了上述困难，是80多年来X射线 诊断学上的一次重大突破。
▪ B、正电子发射CT(PET) kV is a reflection of the energy level of the x-ray beam
X-CT X 线电子计算机断层摄影术
N (E E2 ) /k T 1 1 =e N2
其中 k 玻尔兹曼常数,T为绝对温度. 在常温稳定情况下,处于低能量的粒子数多于处 于高能量的粒子数. 当场强为1.5T时,低能级的数目只比高能级多 8/2,000,000个,两个方向的净自旋产生的磁场称为 净磁化,或磁化矢量,所以磁化矢量是十分微弱.
CT 使用造影剂,不清晰 困难 一般明显 高度敏感 敏感 敏感 有 使用造影剂,且只能 显示心肌,心脏轮廓 一般不进行 明显 不能 能 不能 碘剂
备注 MRI 可行乳腺成像
MRI 可行无创伤血管造影 MRI 可示胎儿及母体子 宫,胎盘等结构 MRI 可行水成像,扩散和 灌注成像 需 MRI/MRS 一体化系统 MRI 需高场强系统 需 MRI/MRS 一体化系统
原子核在外磁场中量化
质子处于主磁场B0中,氢核的磁矩就与主磁场发 生相互作用,而处一个稳定的状态,氢核不能随意 取向,它的能量是量化的: 平行状态原子核: 平行状态原子核: 能量差为 :
E1 = 1 γhB0 2 E2 = + 1 γhB0 2
E = E2 E1
所以 B0 越大,质子之间能量差也越大,MRI图像 信噪比也就越好.
MRI历史 MRI历史
1946-51 发现NMR现象,奠定理论和实验基础 1951-60 连续波谱仪,测定化学物质波谱 1960-73 FT-NMR脉冲波谱仪,可测量13C谱 1971年 Damadian (纽约卅立大学)发现恶性组织 的T1 延长 1973年 Lauterbur(纽约卅立大学)提出梯度场理 论并获得第一幅水管MR像
MRI历史 MRI历史
1974-78年 英国诺丁汉Nottingham与阿伯丁大学 Aberdeen研制MRI,78年5月获人颅脑像和获腹部像 1981-82 临床应用 1982年 MRI商品化GE,Piker,Siemens,Philips 1983-84 美国FDA获准进入市场
X射线计算机断层扫描成像CT
X射线计算机断层扫描成像CT1. 简介X射线计算机断层扫描成像（Computed Tomography，简称CT）是一种医学成像技术，通过使用X射线穿过人体或物体，获取多个不同角度的断层影像，然后利用计算机重建三维图像。
CT扫描在医学诊断、疾病监测和治疗计划等方面具有重要的应用。
本文将介绍X射线CT的工作原理、设备组成、应用领域以及未来发展方向。
2. 工作原理X射线CT的工作原理基于X射线的吸收特性。
当X射线穿过人体或物体时，不同组织或物质对X射线的吸收程度不同。
CT设备通过旋转X射线源和接收器，可以获取多个不同角度的断层图像。
利用计算机算法，这些断层图像可以重建成三维模型，提供更详细的结构和组织信息。
3. 设备组成X射线CT主要由以下几个组件组成：•X射线源：产生X射线束的装置，通常使用X射线管作为源。
•旋转平台：支撑和旋转X射线源和接收器的平台，可以在不同角度进行扫描。
•接收器：接收经过人体或物体吸收一部分X射线后的射线，转换成电信号。
•计算机系统：采集和处理接收器传输的数据，进行图像重建和显示。
4. 应用领域4.1 医学诊断X射线CT在医学诊断中有广泛的应用。
它可以提供高清晰度的人体器官结构图像，帮助医生发现疾病、损伤或异常。
CT扫描在头部、胸部、腹部和骨骼等不同部位的影像学诊断中都具有重要的作用。
例如，CT可以用于检测头部的脑卒中、脑肿瘤和颅内出血，胸部的肺癌和肺结核，腹部的肝脏疾病和肾脏结石等。
4.2 疾病监测除了医学诊断，CT扫描还可用于疾病的监测。
通过反复进行CT扫描，医生可以观察疾病的发展和治疗的效果。
例如，在癌症治疗过程中，CT扫描可以用于评估肿瘤的大小和位置变化，以指导治疗方案的调整。
4.3 治疗计划CT扫描还可以用于治疗计划的制定。
在放射治疗中，医生需要确定病灶的位置和边界，以确保给药的准确性和最大限度地保护周围健康组织。
CT扫描提供了可靠的三维解剖信息，帮助医生制定治疗计划。
第三章 X射线计算机体层成像
第三章 X射线计算机体层成像第5题第9题第11题第14题第16题第18题第21题3-1 普通X射线影像与X-CT影像最大的不同之处是什么？答：二者最大的不同之处在于：X-CT像是断层图，而普通X射线摄影像是多器官的重叠像。
3-2 何为体层？何为体素？何为像素？在重建CT像的过程中，体素与像素有什么关系？答：所谓体层，指的是受检体中的一个薄层，又称之为切层。
在建立CT图像的扫描过程中，受检体中被X射线束透射的部分就是此切层。
所谓体素，是指在受检体内欲成像的层面上按一定的大小和一定的坐标人为划分的形如一小段火柴杆状的小体积元。
对划分好的体素要进行空间位置编码（即在层面上按体素的划分顺序，对体素进行位置编号），从而形成编好排序的体素阵列。
所谓像素系指构成图像的基本单元。
对于二维图像来说，这些像素就是图像平面的小面积元。
像素是按一定的大小和一定的坐标人为划分的。
对划分好的像素也要进行空间位置编码（即在图像平面上按像素的划分顺序，对像素进行位置编号），从而形成编好排序的像素阵列。
根据重建CT图像的思想，体素和像素的关系是：二者一一对应，使体素的坐标排序和像素的坐标排序要完全相同，并使各体素的特征参数（即线性吸收系数或衰减系数）值的大小被对应的像素以灰度的方式表现，从而在图像画面上形成灰度分布的图像。
3-3 重建CT图像都要通过扫描来采集足够的投影数据，请问何为扫描？扫描有哪些方式？答：扫描是采集重建图像数据而使用的物理技术。
在X-CT重建图像过程中，首先要进行的就是对受检体的扫描。
所谓扫描，是用近于单能窄束的X射线束以不同的方式、按一定的顺序、沿不同的方向对划分好体素的受检体切层进行投照，这就是X-CT重并用高灵敏度的探测器接受透射各体素后的出射X线束的强度I。
建图像中采用的获取投影数值的物理技术，也即通常所说的采集数据的扫描技术。
扫描的方式有平移扫描、旋转扫描、平移加旋转扫描等。
扫描方式的选择着眼于加快重建图像的速度，同时，扫描方式的采用也与算法互相制约。
x-ct成像原理
x-ct成像原理
X-CT（X射线计算机断层扫描）成像原理是基于X射线的吸
收特性。
X射线是一种高能量的电磁波，在通过不同组织或物质时，会因其密度、厚度或原子序数的不同而发生吸收和散射。
X-CT
成像利用这种吸收特性来获取内部结构的信息。
具体原理如下：
1. X射线源：X射线源发射出高能量的X射线束，经过滤波
器进行能量选择和调整。
2. 患者/样本：患者或样本位于X射线源和探测器之间。
X射
线通过被扫描物体，被物体中的组织结构吸收或散射。
3. 探测器阵列：探测器阵列位于患者/样本的另一侧。
它由多
个探测器组成，并能测量通过患者/样本后的X射线强度。
4. 旋转扫描：X射线源和探测器阵列围绕患者/样本旋转一周，连续进行多个X射线的扫描。
5. 数据采集：每个位置的探测器会测量通过的X射线强度，
并将数据传输到计算机。
6. 重建图像：计算机通过对不同位置获得的数据进行处理，使用重建算法重建出一系列二维切片图像。
7. 三维成像：通过对多个二维切片图像进行叠加和处理，计算机可以生成三维的体积数据。
利用这种原理，X-CT可以提供横断面的高分辨率图像，并且能够显示不同组织结构的密度差异，从而用于诊断和研究。
第三章X射线计算机断层成像(X-CT)
灰度分布
X-CT本质
值成像
X-CT指导思想
恰当理论、方法、技术确定值分布
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
8
一、断层与解剖断面
1.断层(体层) 图像薄层
2.解剖断面
人体剖面
X-CT图像是断层形态结构的平均 此平均代表解剖断面形态结构
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
9
二、体素(voxel)与像素(pixel)
➢边缘失锐的抑制 滤波反投影法
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
20
五、CT值与灰度显示
1. CT值
表示像素对应的体素对X射线平均衰减量大小(单位HU—亨)
CT k w
水的衰减系数
w
k 分度因子 k=1000
CTAir= -1000 (HU) CTWater = 0 (HU) 人体在-1000HU—1000HU之间 2. 灰度显示
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
4
第一节 X-CT的基础知识
一、断层与解剖断面 二、体素(voxel)与像素(pixel) 三、扫描(scanning)与投影(projection, P ) 四、CT图像重建的数理基础 五、CT值与灰度显示
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
5
第一节 X-CT的基础知识
二维分布： μ值 CT值 灰度 CT影像
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
21
第二节 传统X-CT的扫描方式
一、单束平移-旋转（T/R）方式 二、窄扇形束扫描平移-旋转（T/R）方式 三、旋转-旋转（R/R）方式 四、静止-旋转扫描（S/R）方式 五、传统CT扫描的技术缺憾 六、电子束扫描方式
医学成像-第三章：X射线计算机断层成像系统
螺旋CT(Spiral CT,SCT)
螺旋CT是在常规CT技术应用的基础上发展起来 的新型CT，是CT技术改革的又一次重大飞跃。产生于 1989年，是在滑环扫描技术的基础上形成的，大致属 于第三代CT的发展。 它将常规ＣＴ的单层扫描改为单方向螺旋式轨迹的连 续扫描，其射线束呈螺旋状切入人体，做不间断地连 续扫描并获得容积诊断信息，大大地提高了扫描速度， 因此具有扫描时间短、无间隔、一次屏息即可完成大 区域扫描的特点。并有图象清晰、分辨率高等优点。
CT的临床应用
1:常规影像学检查 如:骨关节系统,心脏, 大血管及外周血管检查等 2:CT引导下的穿刺活检和对疾病的治疗 3:CT定量检查 4:CT的定形定位检测 5:疗效评估 如:内外科治疗和介入治疗 后的CT复检 6:功能检查 如:颅脑,胰腺等的CT灌注 成像 7:CTA
以西门子公司为代表。 Z轴方向有8排探测器，
每排探测器的宽度不等，
从中间向两边，其宽度分 别相当于层厚为1、1.5、
2.5、5mm。
材料为超速陶瓷材料。
多层螺旋X线-CT介绍
多排探测器(3)
东芝公司的探测 器 沿Z轴方向有30排， 基本上也是等宽型 的，只是靠近中央 的4排为一半宽度 0.5mm，其他的30 排均为1mm等宽的 探测器。
X射线成像原理
X射线计算机断层成像（X－ray computed tomography，简称X－CT）从根 本上克服了上述困难，是80多年来X射线诊断 学上的一次重大突破。
普通X线摄影和CT摄影图示
CT发展简史
1895年，伦琴发现X射线 （诺贝尔奖） 1917年，奥地利数学家Radon提出图像重建理论 的数学方法 1961年，天文学家Oledendorf做了一个称为“旋 转－平移”的试验，实现了最早的图像重建 1963年，美国教授cormark进一步发展了从X线 投影重建图像的准确数学方法（79年诺贝尔奖） 1967～1970年，hounsfield提出了断层的方法
X射线计算机断层成像PPT课件
扫描方式
• 宽扇束旋转—旋转方式（第三代）
第 3 代 CT 探测器数目一 般多超过 100 个，有的接 近1000 个，X 线扇形束扩 大到 40º～50º，足以覆盖 人体的横径,这样扫描就不 需要再平移，而只需要旋 转就可以了,故称为旋转/旋 转型。扫描时间一般均在 几秒钟,最快速度 0.5s，实 现了亚秒级扫描。
扫描方式
• 宽扇束旋转—静止方式（第四代）
第 4 代 CT 机与早先产 品不同，探测器呈 360º 环状固定排列在机架内 (目前有的机型多达 4800 个探测器)，X 线管则围 绕人体和机架作 360º旋 转,把第 4 代称固定/旋转 型(螺旋 CT 属此型)。
扫描方式
• 电子束方式（第五代）
第 5 代 CT 机与第 1 到第 4 代 CT 机不同，在成像 过程中 X线管不需环绕机架作机械运动，它是用电 子束方法产生旋转的 X线源,再穿透人体由探测器接 受,这种 CT 机称为电子束 CT,也称超高速 CT，特 点是扫描速度很快, 50～100ms /层,每秒最多可扫 34 层,就其扫描速度是普通 CT 的 40 倍，螺旋 CT 的 20 倍,可用于心脏一类运动器官的扫描。
扫描方式
基本原理
• 扫描和投影：
扫描：用X射线束以不同方式、按一定顺序、 沿不同方向对体层进行投照，并用高灵敏度的 探测器接受出射X射线的强度 。
投影：投照受检体后出射X线束的强度；投影 值的分布为投影函数。
基本原理
基本原理
• 物理原理：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
X-CT成像原理
一、投影采集与图象重建
1、扫描与投影 扫描：用X射线束以不同方式、按一定顺序、沿不同方向对体层进行投照， 并用高灵敏度的探测器接受出射X射线的强度 。
投影：投照受检体后出射X线束的强度；投影值的分布为投影函数
2、窄束X射线的获取 准直器：允许X射线通过的细长狭窄通道
像素
3、图象重建 美国物理学家科马克(A.M Cormack,1963)通过模拟实验，提出用X射线 投影数据重建人体断层图像的数学方法。
二、计算机系统
CT原理框图
计算机系统以控制计算机为中心控制和管理核心，它是中央处理系统 提供数据采集系统(date acquisition system,DAS)、阵列处理计算机等 以及机架和高压系统的微处理器间的输入、输出的连接，通过中央处理 器(CPU)和存储器(memory)完成执行功能： 1）控制和监视扫描过程，将扫描数据（投影值）送入存储器； 2）CT值校正（插值处理）； 3）控制CT扫描等信息的传递——数据管理； 4）图像重建的程序控制； 5）故障诊断及分析等。
○对骨骼和胸腔等高对比度器官的检查，X—CT尚不能代替普通X光摄影
4、图像噪声与X射线剂量 图像中可观察到的光密度的随机变化。 图像表现：斑点、细粒、网纹、雪花点 X光机噪声主要由三个来源： ①量子统计噪声(92%)：X光量子统计涨 落在照片上记录的反映； ②散射噪声：主要是康普顿散射线； ③系统电子学的热噪声 ●信噪比(signal to noise ratio, SNR) ——评价指标
②对比度分辨力（密度分辨力）： 将一定大小的细节从背景中鉴别出来的能力。 ■检测方法：低密度体模（单位 mm）
■ 影响因素： 噪声↑→像颗粒度↑→对比度分辨力↓； 被照物细节↑→对比度分辨力↑； X射线剂量↑→信噪比↑→对比度分辨力↑ 窗宽、窗位的选择
X线计算机断层成像技术 CT
X线计算机断层成像技术一、 CT的诞生1914年，俄国学者K.Maenep氏，依照运动产生模糊的理论，首先提出体层摄影的理论，即用一种特殊装置，使想观察的人体某层组织影像较清楚地显示，而该层组织以外的则模糊不清，以获取较大的空间分辨力。
1930年意大利的Vallebona氏开始将体层摄影的有关理论和它的使用方法应用于临床并取得了很好的临床效果。
随着机械工业的发展，1947年Vallebona率先获取了以人体为模型的横断面影像，这种技术后来又发展成回转人体横断面体层技术。
1961年美国神经内科医生Ooldendor提出了电子计算机X线体层技术的理论，1968年英国工程师Hounsfild氏与神经放射学家Ambrose氏共同协作设计，于1972由英国EMI公司成功制造了用于头部扫描的电子计算机x线体层装置并在英国放射学会学术会议上公诸于世，称EMI扫描仪。
这种影像学检查技术与传统X线摄影相比，图像无重叠、密度分辨力高、解剖关系清楚，病变检出率和诊断的准确率均较高而又安全、迅速、简便、无创性，是医学影像学的一项重大革新，促进了医学影像诊断学的发展。
1974年在蒙特利尔(Montreal)召开的第一次国际专题讨论会上正式将这种检查方法称作电子计算机体层摄影(computer tomography,简称CT)。
二、CT的发展CT的应用还不到30年，但发展迅速。
从只能扫描头部的第一二代平移／旋转扫描方式的CT机，至1974年旋转扫描方式的体部CT机；以及1989年在旋转扫描的基础上采用了滑环技术的螺旋CT;后来的电子束CT或称超速CT相继问世。
CT 机性能在不断提高，检查领域不断拓宽. CT发展前景广阔，并将沿着影像医学所追求的目标——提高显示病变的敏感性、特异性和推确性，微创或无创，操作简便和降低检查费用等方面不断改进、完善和发展。
第二节CT的组成与功能CT由扫描部分、计算机部分、操作台、显示与记录系统等组成。
X射线计算机断层扫描(CT)
X射线计算机断层扫描（CT）Willi A Kalender摘要X射线计算机断层扫描（CT）、1972引入临床实践，是第一种现代片成像方式。
图像重建数学从实测数据和显示和归档数字形式是一个新颖的方式，但是今天已经很常见。
CT呈现稳步上升的趋势，在上世纪80年代，基于技术、性能及临床使用独立的预测和专家评估等各方面的预测，它将完全取代磁共振。
CT不仅幸存了下来，但在真正的文艺复兴由于螺旋扫描是由切片成像片真实体积成像过渡的介绍。
辅以年代阵列探测器技术的引入，使得成像CT今天整个器官或整个身体在5到20的亚毫米的各向同性分辨率。
本综述CT将按时间顺序重点技术，图像质量和临床应用。
在最后的部分，它也将简要提及CT如双源CT的新用途，C臂平板探测器CT和显微CT。
目前CT可能表现出了比以往更高的创新率。
结果局部和最近的事态发展将受到最大的关注。
1、简短的历史介绍早在1960年代，随着计算机技术的发展，CT已经可投入使用了,但是基于它的一些想法可以追溯到第上半个世纪。
1917年,波西米亚数学家氡基本重要性的研究论文证明材料或材料属性的分布在一个对象层，如果可以计算出经过沿任意数量的行的积分值都能穿过同一层。
这一理论的应用被Bracewell (1956)发展到了射电天文学领域，但是他们产生了很微弱的反响且不用于医疗目的。
第一个实验的这种重建成像在医学中的应用是由物理学家M Cormack开展，致力于提高在格鲁特索尔医院放疗计划，开普敦，南非。
1957和1963之间，并没有以前的研究知识，他发展了一种计算基于传输测量人体辐射吸收分布的方法（Cormack1963）。
他假设的影像应用程序必须能够显示即使是最微小的吸收差异，即不同的软组织结构。
然而，他从未有机会将他的理论付诸实践，只是学到了氡的工作太晚了，他感到遗憾的一个事实，他说，早期获得这方面的知识会拯救了他很多工作。
而熟悉氡，氡科马克发现自己已经知道的更早的工作主题由荷兰物理学家H洛伦兹，已经在1905（Cormack1992）。
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90°
90° 3 45°
5
13 16
19 22
3
5
135°
3 9 6 12 化简 1 3 2 4
22体素矩阵的反投影法图像重建
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
18
四、CT图像重建的数理基础
反投影法(back projection) 反投影法优缺点 优点: 重建速度快
缺点: 边缘失锐
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
二、几个典型图像处理技术
1.窗口(Window)技术 双窗技术 用两种窗宽窗位，以便观 察不同CT值范围的组织。
肺部的肺窗
肺部的纵隔窗
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
37
二、几个典型图像处理技术
1.窗口(Window)技术 双窗技术 用两种窗宽窗位，以便观 察不同CT值范围的组织。
椎骨的软组织窗
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
4
第一节 X-CT的基础知识
一、断层与解剖断面 二、体素(voxel)与像素(pixel) 三、扫描(scanning)与投影(projection, P ) 四、CT图像重建的数理基础 五、CT值与灰度显示
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
5
第一节 X-CT的基础知识
2
第三章 X射线计算机断层成像(X-CT)
1979生理学或医学诺贝尔奖
英国 豪斯费尔德
美国 阿伦 马克
MR和ECT等各种CT成像与X-CT 图像重建类似
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
3
第三章 X射线计算机断层成像(X-CT)
第一节 X-CT的基础知识 第二节 传统X-CT的扫描方式 第三节 X-CT后处理技术 第四节 X-CT图像的质量控制 第五节 螺旋CT
灰阶 窗宽、窗位及显示灰阶
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
39
二、几个典型图像处理技术
2.图像的再加工处理
图像的过滤 原理 考虑每一像素与临近像素关系算 出像素新数值。 例: 对3×3矩阵像素值平滑处理。E为某点原像素值, E' 为处理后像素值， 不同滤波公式完成相应滤波计算。
A B C F J E’
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
41
二、几个典型图像处理技术
2.图像的再加工处理
图像的放大和缩小
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
42
二、几个典型图像处理技术
2.图像的再加工处理
图像的放大和缩小 缺点 数据缺少 图像粗糙 插值法
E 2 ( A B C ) (G H J ) ( A D G) (C F J )
2 2
边缘增强滤波 E 1 (2 A B 2C D 6 E F 2G H 2 J )
2 1 ( A B C D 3E F G H J ) 阴影滤波 E 2
29
六、电子束扫描方式
第五代CT扫描
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
30
六、电子束扫描方式
第五代CT扫描
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
31
第三节 X-CT后处理技术
一、图像后处理技术的种类
二、几个典型图像处理技术
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
32
一、图像后处理技术的种类
值二维分布矩阵
X-CT本质
值成像
X-CT指导思想 恰当理论、方法、技术确定值分布
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
8
一、断层与解剖断面
1.断层(体层) 图像薄层 2.解剖断面 人体剖面
X-CT图像是断层形态结构的平均 此平均代表解剖断面形态结构
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
环形伪像
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
26
四、静止-旋转扫描（S/R）方式
第四代CT扫描 1.组成 一个X射线管 检测器环 2.特点 宽扇形射束 静止-旋转扫描 章动-旋转 3.优点 多方向投影 克服环形伪影 速度快
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
27
五、传统CT扫描的技术缺憾
人体在-1000HU—1000HU之间 2. 灰度显示
二维分布： μ值 CT值
灰度
CT影像
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
21
第二节 传统X-CT的扫描方式
一、单束平移-旋转（T/R）方式 二、窄扇形束扫描平移-旋转（T/R）方式 三、旋转-旋转（R/R）方式 四、静止-旋转扫描（S/R）方式 五、传统CT扫描的技术缺憾 六、电子束扫描方式
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
11
三、扫描(scanning)与投影(projection, P )
1.扫描与投影 扫描(scanning) X射线束不同方式、不同方向、一定顺序投照 断层,并用高灵敏度检测器接收透射X线束强度 平移扫描
旋转扫描
平移--旋转扫描
投影(projection, P ) 透射X线束的强度I 值称投影值 投影值的分布称投影函数 2.CT扫描用X射线束 一定能宽的连续X射线
X射线底片 X射线 重叠像 断面
X射线管
检测器
非重叠像
普通X射线摄影X-CT断层图像示意图
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
6
第一节 X-CT的基础知识
X-CT断层图像
腿骨多层X-CT断层图像
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
7
第一节 X-CT的基础知识
X-CT原理 扫描 投影 测衰减系数 灰度分布
15
四、CT图像重建的数理基础
X射线束通过非均匀介质 μ值连续变化
p
μ(l)
p
对受检体扫描
(l )dl
P称投影或投影函数 投影值 μi为未知数的线性方程
求联立方程得出所有体素的衰减系数μi值的二维分布矩阵 重建图像
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
16
四、CT图像重建的数理基础
电缆供电 扫描床静止
不 能 连 续 扫 描
时间延缓 断层间隔
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
28
六、电子束扫描方式
第五代CT扫描 1.组成 大型X线管 静止检测器环 2.特点 电子控制 无机械运动 电子束偏转产生X射线 高速扫描 动态器官检查
3.优点
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
CTmax CTmin 80 0 窗位 HU 40HU 2 2
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
35
二、几个典型图像处理技术
1.窗口(Window)技术 双窗技术 用两种窗宽窗位，以便观 察不同CT值范围的组织。
头的脑窗
头的骨窗
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
36
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
22
第二节 传统X-CT的扫描方式
扫描架 X射线管 高压发生器
扫 描 装 置 示 意 图
准直器 受检体
扫描床
检测器 数据采集器 数据
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
23
一、单束平移-旋转（T/R）方式
第一代CT扫描
1.组成 一个X射线管 一个检测器 2.特点 先直线平移 后旋转角度 3.缺点 射线利用率 扫描速度慢
CT图像重建原理:
X射线衰减规律
由投影值求解衰减系数分布
单能窄束X射线透射各向同性均匀连续介质衰减函数
I I e
x
1 I0 ln x I
CT 即求 值二维分布矩阵
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
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四、CT图像重建的数理基础
X射线束通过非均匀介质
μ值非连续变化
I0
I
I1 μ1
窗宽= CTmax－CTmin
CTmax CTmin 窗位 2
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
34
二、几个典型图像处理技术
1.窗口(Window)技术 例: 观察脑部血液(CT值12HU)及凝血(CT值56～76HU) 上限灰度为80 HU,下限灰度为0 HU 则 窗宽= CTmax－CTmin =80－0=80HU
9
二、体素(voxel)与像素(pixel)
1.体素 断层内小体积元
体素
空间位置编码
体素阵列
脑断层体素
体素
长或宽 1～2mm 高 3～15mm
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
10
二、体素(voxel)与像素(pixel)
2.像素 图像基本单元 像素 空间位置编码 像素矩阵
像素与体素一一对应图
反投影法(back projection)(总和法，目前常用的唯一方法） 值计算法----解方程
x1 x3 E=3
x2 x4
A= 2
B= 4 F =3
0 x1 反投影 1 x3
2 x2 3 x4
A B F
C= 1 D = 5 A: x1+x2= 2 E: x2+x3=3 B: x3+x4= 4 F: x1+x4=3 C: x1+x3 = 1 D: x2+x4= 5 A+ B = C+D
E
C
D x1=0 x2=2 x3=1 x4=3
解方程
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
17
四、CT图像重建的数理基础
反投影法(back projection) 22体素矩阵重建
4 135° 135° 1 2 4 0°