最新CT成像技术及其进展
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普通X线摄影
辐射源成像的原理
普通X线摄影的缺点： 1. 二维、影像重叠，垂直方向没有空间分辨率 2. 密度分辨率低，原因是记录介质的动态范围不够大； 3. 只能区分物质的质量变化，无法区分总体质量相同数 量有所不同的变化。 4. 射线的利用率较低，常速屏片的X线吸收效率25％。 5. 散射线比值较高。照射野大，散射线多。用滤线器后 散射线仍可达50％以上。
表达方式： 毫米单位（mm） 每厘米线对（LP/cm）
螺旋CT扫描的基本概念
Y
X
螺旋CT扫描的基本概念
不同成像设备的空间分辨率
4层CT EBCT MRI冠脉 64层CT DSA
螺距(P) =
S(mm/R) W(mm)
螺旋CT扫描的基本概念
螺旋CT扫描的基本概念
重建间隔:(reconstruction increment
~
interval
~
spacing)
螺旋CT扫描数据中，被重建的相邻 两层横断面之间长轴方向的距离。
螺旋CT扫描的基本概念
螺旋CT扫描的基本概念
层厚敏感曲线(slice sensitivity profile, SSP)
CT成像技术及其进展
X线-CT的应用原理
辐射源成像的基本原理
X线-CT的应用原理
光源 信息载体
物体 信息源 成像介质 信息受体
X线-CT的应用原理
CT的成像利用了X射线，及其所具有的特性：
•穿透作用 X线穿过物质后的强度变化
•荧光作用 某些发光物质，如钨酸钙
•电离作用 使核外电子脱离原子轨道
•感光作用 同可见光，使感光胶片上的
CT的成像原理
经典的采样过程如图所示。目前常见的 两种方法是逐层采集和容积采集。
CT的成像原理
CT的成像原理
CT的成像原理
CT的成像原理
80×80矩阵
512×512矩阵
数据采集 散射校正 射线束硬化
校正 截段 校正 三维图像重建 环性校正
未校准 1 次校正后 5 次校正后
对原始数据进行分析的迭代运算法则
溴化银颗粒沉淀
•生物作用 生物组织细胞(特别是增值性
强的细胞)，经照射后可产生抑制
、损伤甚至坏死
•其它
着色、干涉、衍射、热作用等
X线-CT的应用原理
•穿透作用
某一强度
的原发射线
X射线管 原发射线
探测器
透过人体后X射线
CT图像
透过不同厚度、 不同密度、不同 原子序数的人体 后，形成一幅衰 减图像
辐射源成像的原理
●螺旋CT扫描方式
螺旋CT扫描是 病人屏住呼吸， 球管围绕病人 360° 连续旋转 ，检查床单向 匀速运动，同 时X线曝光
螺旋CT扫描
螺旋CT扫描的基本要求： 1. 基于滑环技术的扫描架连续旋转运动； 2. 检查床单向连续移动； 3. 球管的负荷要求提高； 4. 球管的冷却性能要求提高； 5. 采用螺旋扫描加权图像重建算法； 6. 大容量的内存和快速的计算机图像处理性能。
辐射源成像的原理
体层摄影的原理
CT的成像原理
• CT断层扫描
从X射线球管发出 的是一束较窄的( 侧面观) 扇形射线 束(正面观)
1-10mm
探测器
扫描时射线束围绕 病人旋转，并由探 测器接受信息
CT的成像原理
CT的成像利用了X线的基本特性。 CT扫描数据采集 采样 采样是指由CT成像系统发出的、一束具有一定 形状的射线束透过人体后，产生足以形成图像 的信号被探测器接收。同时，所产生的扫描数 据与最终形成图像的空间分辨率、伪影密切相 关。
沿长轴方向通过机架中心测量的点分布 函数的长轴中心曲线 SSP增宽 半值宽度(FWHM)增加 螺旋扫描实际层厚增加
螺旋CT扫描的基本概念
螺旋CT扫描的基本概念
螺旋CT扫描的基本概念
空间分辨率和横向分辨率
螺旋CT扫描的基本概念
空间分辨率
是在高对比度情况下（ΔCT>100HU）， 区分相邻最小物体的能力，是测试图像质量 （清晰度）的量化指标。
探测器，测量、记录衰减射线， 并将衰减信号转换为电信号
计算机 图像重建
计算机 硬盘存储
数模转换器 数模转换
激光相机 照相
被检物体
后准直器
显示器 图像显示
非螺旋CT扫描
●非螺旋CT扫描方式的缺陷
电由缆此的常存在规，非延螺长了旋整扫个描扫描存周在期下的时述间不足之处：
由于呼吸、屏气，使每次扫描的呼吸幅度不一致
P (0)T M
散射分析
witT h MJ J0 (原始分析
&
散射)
H W (n) W P (n)ln P (n)
( W=空间权重函数)
S(n) HW (n)G
散射校正
P(n1)
TM
P(n) P(n) S(n)
( G=滤波核)
CT的成像原理
X射线 （球管）
成像链路径
固有滤过 楔形滤过
前准直器
数据采集 系统DAS 放大电路 信号放大 模数转换器 模数转换 信号传送器 信号传送
辐射源成像的原理
wenku.baidu.com
X线方向没有分辨率
物体质和量的差别，X线无法区别
CT的成像原理
常规体层摄影的不足： 1. 观察层面外的结构只是模糊，并未真正去除； 2. 照射野较大，大量的散射线影响照片的质量。 与X线平片摄影共同的缺点是： 1. 密度分辨率较差； 2. 作为成像介质胶片，只能区分5-10%的X线强 度差； 3. 照片一经记录成像，对比度和灰度无法调节。
螺旋CT扫描
●螺旋CT扫描方式的一些新概念
1.层厚的概念与非螺旋CT不同； 2.螺旋扫描焦点运行轨迹不形成一个平面，是一个容
积区段； 3.由于扫描时检查床的移动，有效扫描层厚增宽； 4.由于螺旋状扫描运行轨迹，导致扫描投影数据不一致； 5.不一致的投影数据，按常规方法重建易产生条状伪影。
螺旋CT扫描
非螺旋与螺旋CT扫描
螺旋CT的成像方法
螺旋扫描是在运动中成像，覆盖360度 的扫描数据用常规方式重建会出现运动伪影 ，为消除运动伪影，必须从螺旋扫描数据中
合成平面数据，该方法被称为内插法。
螺旋CT的成像方法
单层螺旋CT图像重建
螺旋CT扫描的基本概念
●单层螺旋CT扫描的螺距
定义：扫描旋转架旋转一周检查床运行的距离 与射线束宽度的比值。
•由由于于电呼吸缆的的存在，减缓了下一次扫描的启动速度 •呼吸、屏气幅度不一致，导致病灶的遗漏 •由于呼吸的原因，使MPR和3D的图像质量下降 •由于每次扫描的停顿，整个扫描周期较长
螺旋CT扫描
常规CT扫描由于病人的呼吸运动，微小
扫描线 病灶
的病灶可因呼吸运动而被遗漏
非螺旋CT扫描
螺旋CT扫描
辐射源成像的原理
普通X线摄影的缺点： 1. 二维、影像重叠，垂直方向没有空间分辨率 2. 密度分辨率低，原因是记录介质的动态范围不够大； 3. 只能区分物质的质量变化，无法区分总体质量相同数 量有所不同的变化。 4. 射线的利用率较低，常速屏片的X线吸收效率25％。 5. 散射线比值较高。照射野大，散射线多。用滤线器后 散射线仍可达50％以上。
表达方式： 毫米单位（mm） 每厘米线对（LP/cm）
螺旋CT扫描的基本概念
Y
X
螺旋CT扫描的基本概念
不同成像设备的空间分辨率
4层CT EBCT MRI冠脉 64层CT DSA
螺距(P) =
S(mm/R) W(mm)
螺旋CT扫描的基本概念
螺旋CT扫描的基本概念
重建间隔:(reconstruction increment
~
interval
~
spacing)
螺旋CT扫描数据中，被重建的相邻 两层横断面之间长轴方向的距离。
螺旋CT扫描的基本概念
螺旋CT扫描的基本概念
层厚敏感曲线(slice sensitivity profile, SSP)
CT成像技术及其进展
X线-CT的应用原理
辐射源成像的基本原理
X线-CT的应用原理
光源 信息载体
物体 信息源 成像介质 信息受体
X线-CT的应用原理
CT的成像利用了X射线，及其所具有的特性：
•穿透作用 X线穿过物质后的强度变化
•荧光作用 某些发光物质，如钨酸钙
•电离作用 使核外电子脱离原子轨道
•感光作用 同可见光，使感光胶片上的
CT的成像原理
经典的采样过程如图所示。目前常见的 两种方法是逐层采集和容积采集。
CT的成像原理
CT的成像原理
CT的成像原理
CT的成像原理
80×80矩阵
512×512矩阵
数据采集 散射校正 射线束硬化
校正 截段 校正 三维图像重建 环性校正
未校准 1 次校正后 5 次校正后
对原始数据进行分析的迭代运算法则
溴化银颗粒沉淀
•生物作用 生物组织细胞(特别是增值性
强的细胞)，经照射后可产生抑制
、损伤甚至坏死
•其它
着色、干涉、衍射、热作用等
X线-CT的应用原理
•穿透作用
某一强度
的原发射线
X射线管 原发射线
探测器
透过人体后X射线
CT图像
透过不同厚度、 不同密度、不同 原子序数的人体 后，形成一幅衰 减图像
辐射源成像的原理
●螺旋CT扫描方式
螺旋CT扫描是 病人屏住呼吸， 球管围绕病人 360° 连续旋转 ，检查床单向 匀速运动，同 时X线曝光
螺旋CT扫描
螺旋CT扫描的基本要求： 1. 基于滑环技术的扫描架连续旋转运动； 2. 检查床单向连续移动； 3. 球管的负荷要求提高； 4. 球管的冷却性能要求提高； 5. 采用螺旋扫描加权图像重建算法； 6. 大容量的内存和快速的计算机图像处理性能。
辐射源成像的原理
体层摄影的原理
CT的成像原理
• CT断层扫描
从X射线球管发出 的是一束较窄的( 侧面观) 扇形射线 束(正面观)
1-10mm
探测器
扫描时射线束围绕 病人旋转，并由探 测器接受信息
CT的成像原理
CT的成像利用了X线的基本特性。 CT扫描数据采集 采样 采样是指由CT成像系统发出的、一束具有一定 形状的射线束透过人体后，产生足以形成图像 的信号被探测器接收。同时，所产生的扫描数 据与最终形成图像的空间分辨率、伪影密切相 关。
沿长轴方向通过机架中心测量的点分布 函数的长轴中心曲线 SSP增宽 半值宽度(FWHM)增加 螺旋扫描实际层厚增加
螺旋CT扫描的基本概念
螺旋CT扫描的基本概念
螺旋CT扫描的基本概念
空间分辨率和横向分辨率
螺旋CT扫描的基本概念
空间分辨率
是在高对比度情况下（ΔCT>100HU）， 区分相邻最小物体的能力，是测试图像质量 （清晰度）的量化指标。
探测器，测量、记录衰减射线， 并将衰减信号转换为电信号
计算机 图像重建
计算机 硬盘存储
数模转换器 数模转换
激光相机 照相
被检物体
后准直器
显示器 图像显示
非螺旋CT扫描
●非螺旋CT扫描方式的缺陷
电由缆此的常存在规，非延螺长了旋整扫个描扫描存周在期下的时述间不足之处：
由于呼吸、屏气，使每次扫描的呼吸幅度不一致
P (0)T M
散射分析
witT h MJ J0 (原始分析
&
散射)
H W (n) W P (n)ln P (n)
( W=空间权重函数)
S(n) HW (n)G
散射校正
P(n1)
TM
P(n) P(n) S(n)
( G=滤波核)
CT的成像原理
X射线 （球管）
成像链路径
固有滤过 楔形滤过
前准直器
数据采集 系统DAS 放大电路 信号放大 模数转换器 模数转换 信号传送器 信号传送
辐射源成像的原理
wenku.baidu.com
X线方向没有分辨率
物体质和量的差别，X线无法区别
CT的成像原理
常规体层摄影的不足： 1. 观察层面外的结构只是模糊，并未真正去除； 2. 照射野较大，大量的散射线影响照片的质量。 与X线平片摄影共同的缺点是： 1. 密度分辨率较差； 2. 作为成像介质胶片，只能区分5-10%的X线强 度差； 3. 照片一经记录成像，对比度和灰度无法调节。
螺旋CT扫描
●螺旋CT扫描方式的一些新概念
1.层厚的概念与非螺旋CT不同； 2.螺旋扫描焦点运行轨迹不形成一个平面，是一个容
积区段； 3.由于扫描时检查床的移动，有效扫描层厚增宽； 4.由于螺旋状扫描运行轨迹，导致扫描投影数据不一致； 5.不一致的投影数据，按常规方法重建易产生条状伪影。
螺旋CT扫描
非螺旋与螺旋CT扫描
螺旋CT的成像方法
螺旋扫描是在运动中成像，覆盖360度 的扫描数据用常规方式重建会出现运动伪影 ，为消除运动伪影，必须从螺旋扫描数据中
合成平面数据，该方法被称为内插法。
螺旋CT的成像方法
单层螺旋CT图像重建
螺旋CT扫描的基本概念
●单层螺旋CT扫描的螺距
定义：扫描旋转架旋转一周检查床运行的距离 与射线束宽度的比值。
•由由于于电呼吸缆的的存在，减缓了下一次扫描的启动速度 •呼吸、屏气幅度不一致，导致病灶的遗漏 •由于呼吸的原因，使MPR和3D的图像质量下降 •由于每次扫描的停顿，整个扫描周期较长
螺旋CT扫描
常规CT扫描由于病人的呼吸运动，微小
扫描线 病灶
的病灶可因呼吸运动而被遗漏
非螺旋CT扫描
螺旋CT扫描