医学影像设备学-CT资料讲解
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• 扇形线束角度也较大，扫描速度可达1~5s。 • 其工作原理和第三代CT没有本质的区别，仅是
第三代CT的一个变形。
第四代CT（旋转-静止扫描方式）
（五）第五代CT（静止-静止扫描方式）
• 第五代CT由一个电子束X线管、由864个固体探 测器构成216°的阵列固定环内和一个数据采样、 图像处理、数据显示的计算机系统组成。
投影像
X线投影
24
一、线衰减系数µ
•将X线束穿过人体一横断层面则对面的探测器可获得 该层面的信息。借助于各组织对X线具有不同衰减系 数的特征来实现还原为该层面的图像。X线在人体被 衰减的程度，按组织对X线的衰减系数µ和组织厚度D 以指数函数关系发生变化其式为: • •或
•式中：I0入射X线强度；I为穿过病人衰减后的强度；D
容积扫描
锥形CT THREE-DIMENSIONAL
CT工作原理
• X线CT扫描机能对人体进行横断体层成像， 将各种组织对X线的吸收系数以数字（CT值） 表示出来。
• X线CT扫描机与常规X线体层摄影的原理和 成像方法也完全不同，它没有纵向体层摄 影时上下层模糊影像对目标体层的影响， 被检查层各点CT值经数学方法重建出来的 图像。
为组织厚度，µ为线性衰减系数。
沿X线束穿过的人体各组织密度一般是非均
一的。认为是由大量各不相同的密度单元 体所组成。单元体厚度为ΔD，单元体被分 割得越细小，其体内密度越接近一致.
二、工作原理
• 需要从一个横断面的许多视角射入X线，以 便测得大量“衰减系数之和”，即所谓数 据采集过程，随后建立n元一次方程组求解， 即可得到各单元体的衰减系数。若一幅图 像有n×m个像素，则需解n×m个n元一次 方程，方能求出一个层面各单元体的衰减 系数。
医学影像设备学
CT机的解剖与生理
• CT机的分代:
• 第一代CT机:X线为单束,探测器数有单个或几个, 运动方式平移加旋转,扫描时间长数分钟,头部.
• 第二代CT机:X线为多束,探测器数有数个或几十 个,运动方式平移加旋转,扫描时间数十秒,全身.
• 第三代CT机:X线为扇形,探测器数有几百个扇形 排列,运动方式旋转+旋转,扫描时间长数秒钟.
• 第二代CT主要缺点是：在扫描过程时间长，由 于病人的生理运动，易产生伪影。
第二代CT（平移+旋转扫描方式）
（三）第三代CT（旋转-旋转扫描方式）
• 第三代CT的扇形角较宽（30°~45°），探测 器增加到300~1000个逐个依次无空隙排列。
• 扫描时，X线管和探测器无直线平移运动，仅 做围绕病人进行连续旋转运动即可。扫描时 间可更短。
第五代
扫描方式 笔束扫描
扇束扫描
运动方式 平移/旋转方式 连续扫描方式
固定
扫描时间 3min
10s~2 min
2.8s~1 0s
1s~10s
更快
主要用途 头颅扫描
全身扫描，观察 可用于血管造 除心脏外的脏器 影和心脏造影
二、现状与发展趋势
• 滑环技术（slipring） • 螺旋扫描技术（helical scan） • 多层面螺旋扫描技术：2层CT、4层CT、8层、
• 第四代CT机:X线为扇形,探测器数有数百到几千 个呈圆周状排列,提高了图像质量.运动方式为旋 转.
• 第五代CT机:电子束CT超高速型CT机(UFCT).扫描 无机械旋转维护费用高.
（一）第一代CT（平移+旋转扫描方式）
• 第一代CT由X线管和1-2个探测器（detector） 组成。
• X线束穿过和探测器同步直线平移运动。 • 获得透射数据后，X线管和探测器环绕中心
16层、32层、64层CT…… • 容积扫描（volume Scan） • 平板探测器CT机：锥形CT扫描机（cone beam
CT）。
• 排(层)的发展:
• 单排CT →双排CT→64排CT→平板（锥形）CT
锥形CT机面临的难点是：
•①克服锥形线束伪影 （cone beam artifact）； •②改进图像重建算法； •③提高大量数据的处理速 度； •④提高平板探测器的性能； •⑤克服机械结构限制。
• 每个固体探测器作为一个数据采集单元。它由 一个X线—可见光转换晶体、一个光—电转换硅 二极管和一个前置放大器构成。
• 第五代CT适用于心脏，查易动病人检查，是一 种新型的CT。其缺点是造价昂贵。
电子束CT
第五代CT （静止-静止扫描方式）
电子束CT
双源CT
各代CT比较
第一代 第二代 第三代 第四代
• 数据采集的基本组成部分是X线管、滤过器、 准直器和探测器，
将计算出各单元体衰减系数的过程称 为图像重建。一幅图像至少由几十万 至上百万个单元体（像素）组成。
• 不同组织的衰减系数之和可能相等的示意图
CT信号检测原理
投影图像重建
组织 骨 血
蛋白质 灰质 空气
各组织的CT值
Baidu Nhomakorabea
CT值 60~1800 30~80 20~40 30~40
• 优点：结构较简单，使用操作方便，可获得 较理想的CT图像。
• 缺点：需对相邻探测器的灵敏度差异进行校 正，相邻探测器的性能差异将产生同心环形 伪影。
第三代CT（旋转-旋转扫描方式）
（四）第四代CT（旋转-静止扫描方式）
• 第四代CT具有更多（600~4800个，分布在 360°的圆周上）探测器。扫描时X线管做围绕 病人一周的旋转运动，而探测器则固定不动。
-1000
组织 肝脏 乳房 脂肪
肺 水
CT值 16~80 -120~-50 -220~-200 -950~-180
0
数据采集的组成: 是X线管、滤过器、准 直器和探测器。 为了从不同视角获取 数据，需要一个扫描 机架。 X线管、探测器环绕患 者作360°旋转，以获 取大量原始数据。
旋转1°，做上次相反的直线扫描运动。 • 获得数据后，再旋转1°，重复上述过程直
到180°，采集到数据组成的平行投影值， 即完成了数据的采集过程。
第一代CT（平移+旋转扫描方式）
（二）第二代CT（平移+旋转扫描方式）
• 第二代CT X线束改为扇形线束，由一只X线管和 3~30个晶体探测器组成。
• 由呈扇形排列的多个探测器，每次平移后的旋 转角由1°提高到扇面角度，扫描时间减至18s。 为了提高图像质量采用240°、360°平移加旋 转扫描，比第一代CT各项指标有提高，已具备 了做全身CT检查的条件。
第三代CT的一个变形。
第四代CT（旋转-静止扫描方式）
（五）第五代CT（静止-静止扫描方式）
• 第五代CT由一个电子束X线管、由864个固体探 测器构成216°的阵列固定环内和一个数据采样、 图像处理、数据显示的计算机系统组成。
投影像
X线投影
24
一、线衰减系数µ
•将X线束穿过人体一横断层面则对面的探测器可获得 该层面的信息。借助于各组织对X线具有不同衰减系 数的特征来实现还原为该层面的图像。X线在人体被 衰减的程度，按组织对X线的衰减系数µ和组织厚度D 以指数函数关系发生变化其式为: • •或
•式中：I0入射X线强度；I为穿过病人衰减后的强度；D
容积扫描
锥形CT THREE-DIMENSIONAL
CT工作原理
• X线CT扫描机能对人体进行横断体层成像， 将各种组织对X线的吸收系数以数字（CT值） 表示出来。
• X线CT扫描机与常规X线体层摄影的原理和 成像方法也完全不同，它没有纵向体层摄 影时上下层模糊影像对目标体层的影响， 被检查层各点CT值经数学方法重建出来的 图像。
为组织厚度，µ为线性衰减系数。
沿X线束穿过的人体各组织密度一般是非均
一的。认为是由大量各不相同的密度单元 体所组成。单元体厚度为ΔD，单元体被分 割得越细小，其体内密度越接近一致.
二、工作原理
• 需要从一个横断面的许多视角射入X线，以 便测得大量“衰减系数之和”，即所谓数 据采集过程，随后建立n元一次方程组求解， 即可得到各单元体的衰减系数。若一幅图 像有n×m个像素，则需解n×m个n元一次 方程，方能求出一个层面各单元体的衰减 系数。
医学影像设备学
CT机的解剖与生理
• CT机的分代:
• 第一代CT机:X线为单束,探测器数有单个或几个, 运动方式平移加旋转,扫描时间长数分钟,头部.
• 第二代CT机:X线为多束,探测器数有数个或几十 个,运动方式平移加旋转,扫描时间数十秒,全身.
• 第三代CT机:X线为扇形,探测器数有几百个扇形 排列,运动方式旋转+旋转,扫描时间长数秒钟.
• 第二代CT主要缺点是：在扫描过程时间长，由 于病人的生理运动，易产生伪影。
第二代CT（平移+旋转扫描方式）
（三）第三代CT（旋转-旋转扫描方式）
• 第三代CT的扇形角较宽（30°~45°），探测 器增加到300~1000个逐个依次无空隙排列。
• 扫描时，X线管和探测器无直线平移运动，仅 做围绕病人进行连续旋转运动即可。扫描时 间可更短。
第五代
扫描方式 笔束扫描
扇束扫描
运动方式 平移/旋转方式 连续扫描方式
固定
扫描时间 3min
10s~2 min
2.8s~1 0s
1s~10s
更快
主要用途 头颅扫描
全身扫描，观察 可用于血管造 除心脏外的脏器 影和心脏造影
二、现状与发展趋势
• 滑环技术（slipring） • 螺旋扫描技术（helical scan） • 多层面螺旋扫描技术：2层CT、4层CT、8层、
• 第四代CT机:X线为扇形,探测器数有数百到几千 个呈圆周状排列,提高了图像质量.运动方式为旋 转.
• 第五代CT机:电子束CT超高速型CT机(UFCT).扫描 无机械旋转维护费用高.
（一）第一代CT（平移+旋转扫描方式）
• 第一代CT由X线管和1-2个探测器（detector） 组成。
• X线束穿过和探测器同步直线平移运动。 • 获得透射数据后，X线管和探测器环绕中心
16层、32层、64层CT…… • 容积扫描（volume Scan） • 平板探测器CT机：锥形CT扫描机（cone beam
CT）。
• 排(层)的发展:
• 单排CT →双排CT→64排CT→平板（锥形）CT
锥形CT机面临的难点是：
•①克服锥形线束伪影 （cone beam artifact）； •②改进图像重建算法； •③提高大量数据的处理速 度； •④提高平板探测器的性能； •⑤克服机械结构限制。
• 每个固体探测器作为一个数据采集单元。它由 一个X线—可见光转换晶体、一个光—电转换硅 二极管和一个前置放大器构成。
• 第五代CT适用于心脏，查易动病人检查，是一 种新型的CT。其缺点是造价昂贵。
电子束CT
第五代CT （静止-静止扫描方式）
电子束CT
双源CT
各代CT比较
第一代 第二代 第三代 第四代
• 数据采集的基本组成部分是X线管、滤过器、 准直器和探测器，
将计算出各单元体衰减系数的过程称 为图像重建。一幅图像至少由几十万 至上百万个单元体（像素）组成。
• 不同组织的衰减系数之和可能相等的示意图
CT信号检测原理
投影图像重建
组织 骨 血
蛋白质 灰质 空气
各组织的CT值
Baidu Nhomakorabea
CT值 60~1800 30~80 20~40 30~40
• 优点：结构较简单，使用操作方便，可获得 较理想的CT图像。
• 缺点：需对相邻探测器的灵敏度差异进行校 正，相邻探测器的性能差异将产生同心环形 伪影。
第三代CT（旋转-旋转扫描方式）
（四）第四代CT（旋转-静止扫描方式）
• 第四代CT具有更多（600~4800个，分布在 360°的圆周上）探测器。扫描时X线管做围绕 病人一周的旋转运动，而探测器则固定不动。
-1000
组织 肝脏 乳房 脂肪
肺 水
CT值 16~80 -120~-50 -220~-200 -950~-180
0
数据采集的组成: 是X线管、滤过器、准 直器和探测器。 为了从不同视角获取 数据，需要一个扫描 机架。 X线管、探测器环绕患 者作360°旋转，以获 取大量原始数据。
旋转1°，做上次相反的直线扫描运动。 • 获得数据后，再旋转1°，重复上述过程直
到180°，采集到数据组成的平行投影值， 即完成了数据的采集过程。
第一代CT（平移+旋转扫描方式）
（二）第二代CT（平移+旋转扫描方式）
• 第二代CT X线束改为扇形线束，由一只X线管和 3~30个晶体探测器组成。
• 由呈扇形排列的多个探测器，每次平移后的旋 转角由1°提高到扇面角度，扫描时间减至18s。 为了提高图像质量采用240°、360°平移加旋 转扫描，比第一代CT各项指标有提高，已具备 了做全身CT检查的条件。