第4章计算机断层成像技术(1)PPT课件
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《医学影像诊断技术课件——计算机断层扫描》
快速，诊断速度高。
无痛、非侵入性，适合检测早期炎症等疾病。
局限性
易受到金属异物、骨质钙化等因素干扰。
计算机断层扫描的常见应用案例
颅脑
早期发现脑血栓、脑梗塞、脑肿瘤等病变，为神经 外科手术提供重要影像学依据。
心脏
可以在不止一个方向的建立三维图像，观察心脏是 否存在异常和心脏的重构、功能。是实现无创性评 估心脏解剖和功能依据。
计算机断层扫描的应用领域
1
临床诊断
主要用于对肿瘤、病灶、骨折、脑卒中
医学教育
2
和肺血栓等疾病的早期检测。
提供全新的视角分层展示病变部位和病
变情况，促进医学生和医生的学习和深
度讨论。
3
治疗计划
为手术、放疗和化疗治疗方案的制定和 跟踪提供重要依据。
计算机断层扫变部位。
胸部
可以确诊肺癌、肺结核、肺部占位性病变等各类肺
腹部
对患者肝、脾、肾、胃、肠等内脏产生这种像素清
计算机断层扫描技术的发展趋 势
计算机断层扫描的发展已经从单纯依靠人眼判断到智能化医疗时代，目前是 影像学技术不断发展的阶段，利用深度学习等算法，建立全新的影像诊断模 型。未来，它将更加精准、便携化、低辐射，覆盖范围也将扩大到更广泛的 应用场景。
《医学影像诊断技术课 件——计算机断层扫描》
欢迎来到本次课件，我们将一起学习关于计算机断层扫描的有趣知识。
计算机断层扫描的定义和原理
计算机断层扫描是一种医学影像技术，利用不同密度的组织对射线的吸收程度不同的原理，通过旋转式X射线 源和探测器扫描患者身体内部的组织结构，得到大量的截面图像，再由计算机重建成层层逼真的三维图像。
计算机断层扫描的未来前景
计算机断层扫描在医学领域起到了不可替代的作用，未来将会有更多的研究程序与算法的开发以应用于更多的 应用场景，引领医学技术不断向前推进，让那些原本因为无法诊断而被抛弃的疾病，和那些未来可能会发生的 疾病，都能被更早发现并治疗。
无痛、非侵入性，适合检测早期炎症等疾病。
局限性
易受到金属异物、骨质钙化等因素干扰。
计算机断层扫描的常见应用案例
颅脑
早期发现脑血栓、脑梗塞、脑肿瘤等病变，为神经 外科手术提供重要影像学依据。
心脏
可以在不止一个方向的建立三维图像，观察心脏是 否存在异常和心脏的重构、功能。是实现无创性评 估心脏解剖和功能依据。
计算机断层扫描的应用领域
1
临床诊断
主要用于对肿瘤、病灶、骨折、脑卒中
医学教育
2
和肺血栓等疾病的早期检测。
提供全新的视角分层展示病变部位和病
变情况，促进医学生和医生的学习和深
度讨论。
3
治疗计划
为手术、放疗和化疗治疗方案的制定和 跟踪提供重要依据。
计算机断层扫变部位。
胸部
可以确诊肺癌、肺结核、肺部占位性病变等各类肺
腹部
对患者肝、脾、肾、胃、肠等内脏产生这种像素清
计算机断层扫描技术的发展趋 势
计算机断层扫描的发展已经从单纯依靠人眼判断到智能化医疗时代，目前是 影像学技术不断发展的阶段，利用深度学习等算法，建立全新的影像诊断模 型。未来，它将更加精准、便携化、低辐射，覆盖范围也将扩大到更广泛的 应用场景。
《医学影像诊断技术课 件——计算机断层扫描》
欢迎来到本次课件，我们将一起学习关于计算机断层扫描的有趣知识。
计算机断层扫描的定义和原理
计算机断层扫描是一种医学影像技术，利用不同密度的组织对射线的吸收程度不同的原理，通过旋转式X射线 源和探测器扫描患者身体内部的组织结构，得到大量的截面图像，再由计算机重建成层层逼真的三维图像。
计算机断层扫描的未来前景
计算机断层扫描在医学领域起到了不可替代的作用，未来将会有更多的研究程序与算法的开发以应用于更多的 应用场景，引领医学技术不断向前推进，让那些原本因为无法诊断而被抛弃的疾病，和那些未来可能会发生的 疾病，都能被更早发现并治疗。
第4章1 X射线计算机断层成像
若一维函数 推广到二维
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2/3/2021
医学成像技术
3. 图像重建方法
图像重建运算即是图像矩阵的求解运算。
按照上面的N×N的图像矩阵，应有 N×N个独立的线性方程组。
对于N×N个独立的线性方程组，可用
联立方程法（直接矩阵法）和迭代法 （逐次近似法）求解。
目前CT中应用较多的是滤波反投影法。
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2/3/2021
医学成像技术
X线CT是以测定X射线在人体内的衰 减系数为物理基础；采用数学方法，经电 子计算机处理，求解出衰减系数值在人体 某剖面上的二维分布矩阵；再应用一定的 电子技术把此二维分布矩阵转变为图像画 面上的灰度分布，从而重建体层图像。
3 2/3/2021
医学成像技术
CT发展历史回顾：
9
CT值＝x 水 1000 水
单位：亨（HU或H）
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医学成像技术
• 水的CT值：0 • 空气的CT值：-1000 • 致密骨的CT值：+1000 • 凝固血的CT值：56~76 • 脑灰质的CT值：36~46 • 血的CT值：12 • 脂肪的CT值：-100
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医学成像技术
医学成像技术
1. 反投影法(总和法) 利用投影数值近似地复制出μ值的二维
分布。 将所测得的投影值按其原路径平均分配
到每一点上，各个方向上的投影值反投影 后在影像处进行叠加，使影像部位的显像 值加重。接着，经过处理或调整基本显像 灰度值，能突出投影相重叠部分，使影像 部分近似地重现原图像。
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医学成像技术
② CT值
不同物质的衰减系数：
X线计算机断层摄影术课件(1)
对幼儿或造影剂增扫时，使用低kV。
基本参数：扫描时间
由于运动会造成图像质量下降，如呼吸和心脏动 作，对腹、中隔和肺，扫描时间尽可能短。
减少扫描时间，对图像重建，可减少运动伪影。 增加扫描时间，在剂量一定时，可得到较好空间 分辨率。有时为了降低mA率，延长X管寿命，也可 增加扫描时间。
基本参数：层厚
CT 类型
第一代CT
第二代CT
CT 类型
第三代CT
第四代CT
CT 扫描机构
电子束CT(第五代)EBT
成像时间短，适合动态心脏成像，其它器官图像与螺旋CT 相同
EBT : Electron Beam Tomography
EBT
扫描方式：EBT 采用电子束扫描方式 (传统 CT 机采用机械扫描方式)
X-CT X 线计算机断层摄影术
Computed Tomography
X 线临床应用的历史
1895年伦琴(Withelm Konrad Rontgen)发现X光 三十年代出现 X 线断层摄影 Tomography 1974年出现 CT (断层扫描) 1983年电子束 CT (第五代CT机) 1989年出现螺旋 Spiral CT (体积扫描) 1998亚秒级 CT
CT诞生
1967年，Godfrey N. Houndsfield在英国EMI 公司制造了第一始CT机，处理图像近一天时间。 扫描人脑标本，能将肿瘤组织和脑灰/白质分开。
1974年，Siretom 颅脑CT扫描机
现代CT机为350ms
CT成像基本思想
X线管发出细束X线 X线平移与转动采集数据 计算机重建图像 X线只进入成像层面 可测量组织衰减系数
采用滑环技术，CT能连续旋转 采用螺旋扫描(体积扫描) 图像重建采用图像数据内插法 通过图像重建可以获得任意方向剖面像 可进行虚拟CT扫描：虚拟肠镜、胃镜等 减小部分容积效应的伪影 单次屏住呼吸可完成整个部位扫描
基本参数：扫描时间
由于运动会造成图像质量下降，如呼吸和心脏动 作，对腹、中隔和肺，扫描时间尽可能短。
减少扫描时间，对图像重建，可减少运动伪影。 增加扫描时间，在剂量一定时，可得到较好空间 分辨率。有时为了降低mA率，延长X管寿命，也可 增加扫描时间。
基本参数：层厚
CT 类型
第一代CT
第二代CT
CT 类型
第三代CT
第四代CT
CT 扫描机构
电子束CT(第五代)EBT
成像时间短，适合动态心脏成像，其它器官图像与螺旋CT 相同
EBT : Electron Beam Tomography
EBT
扫描方式：EBT 采用电子束扫描方式 (传统 CT 机采用机械扫描方式)
X-CT X 线计算机断层摄影术
Computed Tomography
X 线临床应用的历史
1895年伦琴(Withelm Konrad Rontgen)发现X光 三十年代出现 X 线断层摄影 Tomography 1974年出现 CT (断层扫描) 1983年电子束 CT (第五代CT机) 1989年出现螺旋 Spiral CT (体积扫描) 1998亚秒级 CT
CT诞生
1967年，Godfrey N. Houndsfield在英国EMI 公司制造了第一始CT机，处理图像近一天时间。 扫描人脑标本，能将肿瘤组织和脑灰/白质分开。
1974年，Siretom 颅脑CT扫描机
现代CT机为350ms
CT成像基本思想
X线管发出细束X线 X线平移与转动采集数据 计算机重建图像 X线只进入成像层面 可测量组织衰减系数
采用滑环技术，CT能连续旋转 采用螺旋扫描(体积扫描) 图像重建采用图像数据内插法 通过图像重建可以获得任意方向剖面像 可进行虚拟CT扫描：虚拟肠镜、胃镜等 减小部分容积效应的伪影 单次屏住呼吸可完成整个部位扫描
计算机断层扫描反射断层成像
所有滤波器大小为7×7
处理结果比较: (b)中噪声被平滑掉,但图像严重 模糊 (c)也使图像模糊 (d)改进很多,消除噪声,图像更尖 锐,清晰.
第四章 图像重建与复原
2. 自适应中值滤波器
第四章 图像重建与复原
定义下列符号：
第四章 图像重建与复原
算法：
第四章 图像重建与复原
第四章 图像重建与复原
√高斯噪声 √瑞利噪声 √伽马（爱尔兰）噪声 √指数分布噪声 √均匀分布噪声 √脉冲噪声（椒盐噪声）
第四章 图像重建与复原
一些重要噪声的概率密度函数(PDF)
高斯
瑞利
伽马
指数
均匀
脉冲
第四章 图像重建与复原
1. 高斯噪声
第四章 图像重建与复原
2. 瑞利噪声
第四章 图像重建与复原
3. 伽马（爱尔兰）噪声
第四章 图像重建与复原
均值滤波器
1. 算术均值滤波器
第四章 图像重建与复原
2. 几何均值滤波器
第四章 图像重建与复原
3. 谐波均值滤波器
第四章 图像重建与复原
• 总结
√算术均值滤波器和几何均值滤波器适合 于处理高斯或均匀等随机噪声
√谐波均值滤波器适合于处理亮脉冲噪声
第四章 图像重建与复原
顺序统计滤波器
第四章 图像重建与复原
4. 指数分布噪声
第四章 图像重建与复原
5. 均匀分布噪声
第四章 图像重建与复原
6. 脉冲噪声（椒盐噪声）
第四章 图像重建与复原
第四章 图像重建与复原
样本噪声图像和它们的直方图
• 用于噪声模型的测试图 • 仅仅有3个灰度级的变化
由简单、恒定的区域组成
第四章 图像重建与复.25的椒盐噪声污染了的图像 (b) 7×7中值滤波器的滤波效果 (消除噪声的同时导致图像细节明显损失) (c) Smax=7的自适应中值滤波器的效果 (消除噪声的同时保持图像的细节)
处理结果比较: (b)中噪声被平滑掉,但图像严重 模糊 (c)也使图像模糊 (d)改进很多,消除噪声,图像更尖 锐,清晰.
第四章 图像重建与复原
2. 自适应中值滤波器
第四章 图像重建与复原
定义下列符号：
第四章 图像重建与复原
算法：
第四章 图像重建与复原
第四章 图像重建与复原
√高斯噪声 √瑞利噪声 √伽马（爱尔兰）噪声 √指数分布噪声 √均匀分布噪声 √脉冲噪声（椒盐噪声）
第四章 图像重建与复原
一些重要噪声的概率密度函数(PDF)
高斯
瑞利
伽马
指数
均匀
脉冲
第四章 图像重建与复原
1. 高斯噪声
第四章 图像重建与复原
2. 瑞利噪声
第四章 图像重建与复原
3. 伽马（爱尔兰）噪声
第四章 图像重建与复原
均值滤波器
1. 算术均值滤波器
第四章 图像重建与复原
2. 几何均值滤波器
第四章 图像重建与复原
3. 谐波均值滤波器
第四章 图像重建与复原
• 总结
√算术均值滤波器和几何均值滤波器适合 于处理高斯或均匀等随机噪声
√谐波均值滤波器适合于处理亮脉冲噪声
第四章 图像重建与复原
顺序统计滤波器
第四章 图像重建与复原
4. 指数分布噪声
第四章 图像重建与复原
5. 均匀分布噪声
第四章 图像重建与复原
6. 脉冲噪声（椒盐噪声）
第四章 图像重建与复原
第四章 图像重建与复原
样本噪声图像和它们的直方图
• 用于噪声模型的测试图 • 仅仅有3个灰度级的变化
由简单、恒定的区域组成
第四章 图像重建与复.25的椒盐噪声污染了的图像 (b) 7×7中值滤波器的滤波效果 (消除噪声的同时导致图像细节明显损失) (c) Smax=7的自适应中值滤波器的效果 (消除噪声的同时保持图像的细节)
第4章计算机断层成像技术(1)
04:21:29
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工业CT装置和医用CT装置的区别
X射线能量 X射线强度 放射性同位素 高能直线加速器
扫描和结构方式
医用CT装置 150KV以下
150mA左右 不采用 不采用 病人静止 X光机和探测器 运动
工业CT装置
常用电压420KV 2mA左右 60Co源 10MeV以上 检测对象运动 X光机和探测器保 持静止
04:21:29
6
目前医用商用CT的生产厂家
▪ 国外： GE、TOSHIBA、Siemens 、 PHILIPS 垄断国际85%市场
爱迪生
国内：沈阳东软
04:21:29
7
Hounsfield and his prototype
需要9天时间才能完成数据采集。
Central Research Laboratories, EMI (Electric and Mu04s:2ic1:a29l Industries )London
13
4.2几种典型CT
▪ 1 医用X-CT
▪ A、全身型
▪ 组成：X射线管、固体探测器阵列、转动扫 描机构、可调床位和纵向扫描机构、数据 采集系统，图像处理、存储和输出系统以 及整机电控系统。（为了减少扫描引起的 图像模糊和避免患者吸收不必要的剂量，X 射线管选用脉冲工作方式。）
▪ B、动态X-CT
04:21:29
2Mev加速器工业CT系统
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04:21:29
清华同方威视技术股份有限公司
大型集装箱检查系统
18
威视大型集装箱检查系统发展历程
8 0 年代末：
我国某边境口岸。海关人员正焦急地将货物往花了整整一上午才抽 检完的一只集装箱里塞。身后，数以千计的卡车排开长龙，司机焦 躁地按着喇叭；
计算机体层成像(CT)PPT课件
CT在安全检查中的应用案例
机场安检
01
CT扫描能够快速检测行李中的危险物品，提高机场安检的效率
和准确性。
海关检查
02
CT扫描能够检测出走私物品和违禁品，为海关检查提供重要手
段。
工业检测
03
在制造业中，CT扫描能够检测产品内部缺陷和问题，提高产品
质量和可靠性。
THANKS FOR WATCHING
微结构。
多角度成像
通过旋转扫描，CT可以 获取不同角度的图像， 有助于医生全面了解病
变情况。
快速扫描
相比于传统的X光成像， CT的扫描速度更快，减 少了患者的等待时间。
定量分析
CT图像可以进行定量分 析，为医生提供更准确
的诊断依据。
缺点
01
02
03
04
辐射暴露
CT扫描过程中会产生一定剂 量的辐射，长期或频繁接受 CT检查可能对人体造成损伤
CT在科学研究中的应用案例
1 2
材料科学
通过CT扫描，科学家可以观察材料内部结构，了 解材料的力学性能和物理性质，为材料科学研究 和工程应用提供支持。
地质学
CT扫描能够揭示地质样本内部的矿物分布和结构， 为地质学研究和矿产资源勘探提供重要信息。
3
生ห้องสมุดไป่ตู้学
通过CT扫描，生物学家可以观察动物和植物的内 部结构，了解其生长和发育过程，为生物学研究 提供有力支持。
个性化医疗
根据患者的个体差异，制定个性 化的治疗方案，提高治疗效果。
面临的挑战
数据安全与隐私保护
随着CT数据的不断增加，如何确保数据的安全和隐私成为重要问 题。
医疗资源分配
如何合理分配医疗资源，使CT技术在更多地区得到普及和应用。
CT计算机断层扫描ppt课件
What are the benefits vs. risks?
风险 risks
辐射
高剂量辐射能够导致癌症.
过敏
对造影剂过敏不同的级别有不同的反响
back
What are the limitations of CT? ● 体积过于庞大的人……
● 分量限制450磅
想对大家说的话……
LOGO
吸收率不同
不开刀，无苦楚
X射线 非侵入性
切片
断层扫描，全方位
？
back
What does the equipment look like?
back
CT图像的特点
● 以不同的灰度来表示 ● 有高的密度分辨力〔density resolutiln〕 ● 具有一个量的概念 单位为Hu
〔Hounsfield unit〕 ● 是层面图像，常用的是横断面
back
What are some common uses of the procedure?
头部
心脏
胸部
CT
血管造影
腹部和盆腔
其他
back
头部CT
●脑出血脑堵塞 ●动脉瘤，血管畸形 ●各种肿瘤 ●外伤，出血，骨折，先天畸形等
头部CT
多发腔隙性堵塞伴 脑萎缩
back
胸部CT
●肺、胸膜及纵隔各种肿瘤 ●肺结核，肺炎，支气管扩张 ●肺脓肿，囊肿，肺不张，气胸 ●骨折等；
CT (Computed Tomography)
LOGO
CT (Computed Tomography)
CT
1. 对CT的大约印象 2. CT 是什么样 的？ 3. CT图像有哪些特点？ 4. CT可以做哪些检查？ 5. 我们需求做哪些预备？ 6. CT优势和风险? 7. CT的局限
X射线计算机断层成像PPT课件
第 2 代 CT 机探测器的 数目增加 5～20 个左右， X 线束呈扇型，扫描角 度增加为 360º,扫描时 间仍较长,一般在20s～ 1min /层，扫描方式为窄 扇束扫描平移—旋转方 式。
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
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
计算机体层成像CTPPT课件
6.肋骨 os costae 7.肝脏 liver 8.胆囊 gall bladder 9.肋软骨cartilago costalis 10.剑状软骨 cartilago xiphoideus
第27页/共35页
1 2
3 4 5 6 7 8 9 10
11
图3 ：图1中横切面2和CT图 2 Fig．3：Transverse section 2 of Fig．1 and Im:2 of
CT view
1.棘突 processus spinosus 2.横突 processus transversus
3.胸主动脉 aorta
thoracoca
4. 食管 esophagus
5.肺脏 lung 6.胸腔 cavum pleurae 7.膈 diaghragm
8. 肋骨 os costae 9.肝脏 liver 10.肋软骨 cartilago costalis 11.胸骨 sternum
19 17 15 13 11 9 7 5 3 1
第25页/共35页
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
14
图2：图1中横切面1和CT图1 Fig．2： Transverse section 1 of Fig．1 and Im:1 of CT view
1.胸椎thoracic vertebrae2.椎孔 foramen vertebrae 3.椎间盘 disci intervertebrales 4.胸主动脉 aorta thoracoca 5.食管 esophagus 6.支气管 bronchus 7.肺动脉 truncus pulmonalis 8.肺脏 lung 9.心肌 myocardium 10.肋骨 os costae 11.膈 diaghragm 12.肝liver13.肋软第骨26c页a/r共til3a5g页o costalis14.胸骨 sternum
第27页/共35页
1 2
3 4 5 6 7 8 9 10
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图3 ：图1中横切面2和CT图 2 Fig．3：Transverse section 2 of Fig．1 and Im:2 of
CT view
1.棘突 processus spinosus 2.横突 processus transversus
3.胸主动脉 aorta
thoracoca
4. 食管 esophagus
5.肺脏 lung 6.胸腔 cavum pleurae 7.膈 diaghragm
8. 肋骨 os costae 9.肝脏 liver 10.肋软骨 cartilago costalis 11.胸骨 sternum
19 17 15 13 11 9 7 5 3 1
第25页/共35页
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
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图2：图1中横切面1和CT图1 Fig．2： Transverse section 1 of Fig．1 and Im:1 of CT view
1.胸椎thoracic vertebrae2.椎孔 foramen vertebrae 3.椎间盘 disci intervertebrales 4.胸主动脉 aorta thoracoca 5.食管 esophagus 6.支气管 bronchus 7.肺动脉 truncus pulmonalis 8.肺脏 lung 9.心肌 myocardium 10.肋骨 os costae 11.膈 diaghragm 12.肝liver13.肋软第骨26c页a/r共til3a5g页o costalis14.胸骨 sternum
计算机断层成像
计算机断层成像（Computed Tomography C T）：是电子计算机技术与X线检查技术相结合的产物，是一种数字断层技术。
它的发明标志着影像医学的第二次飞跃。
有关CT的历史：1963年美国物理学家A.M.Cormack在Journal of Applied Physics上发表了题为―用线积分表示一函数的方法及其在放射学上的应用‖的系列文章。
1967—1970年英国EMI工程师G.N.Hounsfield研制成功第一台头部X线CT扫描机，1971年9月被安装在伦敦的Atkinson-Morley’s医院。
1972年利用这台X线CT首次为一名妇女诊断出脑部的囊肿，并取得了世界上第一张CT照片。
1974年美国George-town大学医学中心Ledly研制第一台全身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。
1980年出现螺旋CT，后又出现多排CT，功能研究型CT等。
Hounsfield 和Cormack因发明CT获得1979年诺贝尔医学和生理学奖。
一、CT设备1.Ｘ线扫描与接收部分：Ｘ线球管(X-ray Tube)数据采集部分（探测器-Detector）（产生Ｘ线，接收残余Ｘ线，并将其转换为数字信号）2.计算机部分：接受穿透人体断面后Ｘ线衰减量的数字信息，计算出该断面上不同的Ｘ线吸收系数重建图像。
计算机还起到控制、协调ＣＴ机各个部分的控制作用。
计算机外设部分包括磁盘、磁带等，起到贮存ＣＴ图像的作用。
3.图像显示及存储部分：阴极射线管（CRT）（监视器）多幅照像机激光像机（湿式或干式）图像工作站报告终端光盘存储、服务器海量存储。
二CT的发展（一）普通CT有高低档之分，但基本结构相同。
不同机型扫描方式相同，探测器数目不同，扫描所需时间不同，计算机性能档次不同。
（二）螺旋扫描CT（多层螺旋CT）在旋转式CT扫描球管旋转时，通过滑环技术以及扫描床同时进行的连续平直移动，使X线扫描能无间隔连续进行，大大缩短扫描时间多层螺旋CT（超宽、多排或平板探测器）螺旋CT（Spiral or Helical CT）1989年研制成功，90年代应用于临床标志CT领域的重大革新。
第四章 X射线计算机断层成像术
常用的闪烁晶体有碘化钠(NaI)、碘化铂 (CsI)、锗酸铋(BGO)等。BGO具有残光 少，转换效率高，易加工不易潮解，不 易老化，性能稳定等优点，因而被很多 种CT机所采用。
2、 A/D转换器，从探测器所获得的信号是 一个模拟信号，经缓冲处理后送至对 数——双坡积分板，进行积分放大，然 后经A／D转换器转变为数字信号后才能 被计算机识别处理，因此，A/D转换器在 DAS系统中起着重要作用，常用的A/D转 换器有两种，逐次逼近式和双积分式。
二、检查床
检查床，它可由扫描机架和操作台上相 应按钮作上下升降和进退等动作。
–检查床在扫描过程中要求有很高的精度，绝 对误差不允许超过0. 5mm。特别是对1mm的 薄层扫描。 –检查床的进退还应有准确的重复性，如扫描 过程中有时要对兴趣区反复扫描，每次扫描， 检查床必须能准确地到达同一层面。
三、扫描控制系统
扫描控制系统(scan control unit，简称 SCU)设置在扫描机架内。扫描控制系统 自身的中央处理器(CPU)，连接在数据总 线和控制总线上，接受来自主计算机的 各种操作指令和向主计算机输送数据。
– I/O接口一般采用串行方式，通过接口，使 主计算机与各功能组之间进行信息分配，实 现双向通讯。
(1)扫描监控，存储扫描所输入的数据； (2)CT值的校正和输人数据的扩展，即进 行插值处理； (3)图像的重建控制及图像后处理； (4)CT自身故障诊断。
阵列处理器（array processor，简称AP） CT扫描速度快、数据量大、成像质量要 求高，并要求实时重建，普通计算机难 以完成这项工作，因此必须由专用的数 据处理设备—阵列处理器来完成。
（二）数据采集系统 数据采集系统(data acquisition system，DAS) 包括探测器、缓冲器、积分器和A／D转 换器等组成 。 1、探测器(detector)，是一种能量转换装置。 两种基本类型：
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目前医用商用CT的生产厂家
▪ 国外： GE、TOSHIBA、Siemens 、 PHILIPS 垄断国际85%市场
爱迪生
国内：沈阳东软
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Hounsfield and his prototype
需要9天时间才能完成数据采集。
Central Research Laboratories, EMI (Electric and Mu20s2i0c/8a/2l0Industries )London
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4.2几种典型CT
▪ 1 医用X-CT
▪ A、全身型
▪ 组成：X射线管、固体探测器阵列、转动扫 描机构、可调床位和纵向扫描机构、数据 采集系统，图像处理、存储和输出系统以 及整机电控系统。（为了减少扫描引起的 图像模糊和避免患者吸收不必要的剂量，X 射线管选用脉冲工作方式。）
▪ B、动态X-CT
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囊肿
Hounsfield and EMI CT
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4分钟可生成图像。
CT scanner 结构图
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4.1 概述
一、CT的用途
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医学诊断 辅助治疗 工业CT
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二、CT的优点 三、CT的局限
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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
Early laboratory prototype of CT scanner9
Hounsfield’s Apparatus
改进后需要9个小时才能完成数据采集。
Hounsfield’s Prototype with cow brain slice
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First CT image (1971) showing cyst (confirmed)
1 9 9 1 年，法国戴高乐国际机场
世界上第一台集装箱检测系统投入使用，集装箱内小如香烟盒的物 体在高能X 射线的透视扫描下都清晰可辨。清华大学四位教授致信 校领导，建议注意这一新动向，迅速开展独立研制工作。
1 9 9 8 年1 月7 日
由清华同方股份有限公司承担的集装箱检测系统产品化工作通过 了国家组织的专家审定。专家委员会认为，该系统已达到可投产 制造的程度，清华同方具备在海关建造系统工程项目的能力。
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▪ B、正电子发射CT(PET) PET使用的核素为短半衰期核素碳-11、
氧-15、氟-18、氮-13.这类核素衰变时发生 β+衰变，释放出一个正电子。 PET的优点： （1）人体累积剂量小； （2）可以显示新陈代谢的情况； （3）图像空间分辨率好，信噪比高。
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▪ 3核医学发射CT
▪ 原理：将放射性核素注入到人体后，由于 放射性核素参与人体的正常或异常功能和 代谢变化，因而可以通过放射性核素在人 体内分布和代谢反映人体内的病理或生理 变化。
▪ A、单光子发射CT（SPECT)
▪ SPECT使用的放射性核素通常为鍀-99、 碘-131、碘-123、铊-201等。这些核素发 生β-衰变，每次固定产生一个光子。
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
（79年诺贝尔奖）
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▪ 1972年 CT正式应用于临床 ▪ 1974年 全身CT应用于临床 ▪ 1978年 国内开始引进CT ▪ 1983年 电子束CT（EBCT）研制成功 ▪ 1989年 螺旋CT应用于临床 ▪ 1993年 双排CT研制成功 ▪ 1998年 多层螺旋CT应用于临床 ▪ 2000年 采集8层的螺旋CT问世 ▪ 2002年 采集16层的螺旋CT问世 ▪ 2004年 采集64层的螺旋CT问世
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2Mev加速器工业CT系统
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清华同方威视技术股份有限公司
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大型集装箱检查系统
19威视大型集装箱检查系统发 Nhomakorabea历程8 0 年代末：
我国某边境口岸。海关人员正焦急地将货物往花了整整一上午才抽 检完的一只集装箱里塞。身后，数以千计的卡车排开长龙，司机焦 躁地按着喇叭；
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工业CT装置和医用CT装置的区别
X射线能量 X射线强度 放射性同位素 高能直线加速器
扫描和结构方式
医用CT装置 150KV以下 150mA左右 不采用 不采用
病人静止 X光机和探测器 运动
工业CT装置
常用电压420KV 2mA左右 60Co源 10MeV以上
检测对象运动 X光机和探测器保 持静止
一是常规X射线摄影使人体的三维结构通 过投影后显示在一个二维的平面上，造成 器官重叠，读片困难；
二是无论是荧光屏还是X射线胶片，其固 有的分辨率都比较差。总的来说，投影X射 线成像系统对软组织的分辨能力是比较差 的。
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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。
Principles of Radiation Imaging
辐射成像原理
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总体概述
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第四章 计算机断层成像技术
X射线发现后的七八十年中辐射成像技 术有了许多进步，但始终没有解决两个根 本性的问题。
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▪ 普通X线摄影和CT摄影图示
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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
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▪ 2工业CT ▪ 工业CT与X-CT的不同之处主要在于： ▪ （1）吸收剂量限不同 ▪ （2）成像时间要求不同 ▪ （3）谱的硬化和检测标定不同 ▪ 用途：缺陷检测、尺寸测量、装配结构分
析、反馈工程
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工业CT
工件 旋转
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工业CT
420Kev X射线工业CT集成检测系统