第一章CT 总论
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1、CT总论陈庆森总论由于CT装置、软件和扫描技术的不断更新、改进，出现了CT电影、CT血管造影（CTA）、超高速CT、高分辨率CT、螺旋CT等。第一节 基本原理（一）CT的成像基本原理p CT成像的物理学基础是物体对X线的吸收存在差异。高度准直的X线束对人体某个部位按一定厚度进行扫描穿过人体的X线由探测器接收 经放大变为电子流 A/D转换输入计算机处理计算机通过运算得出该断面上各体素的X线吸收值，并排列成数字数字矩阵经D/A转换后用不同的灰度等级在显示器上显示即获得该部位的横断面或冠状面的CT图像。第一节 基本原理p不同组织对X射线吸收不同的性质可用组织的吸收系数来表示。换言之，检测器所接收信号
2、的强弱反映人体组织的不同值。这就是CT利用X射线穿透人体后的衰减特性作为诊断病变的依据。pX射线穿透人体后的衰减，遵循指数衰减规律： I=I0e-d 公式中I0为入射线的强度，I为衰减后的X射线的强度，d为受检部位的人体的厚度，为受检部位组织的吸收系数。第一节 基本原理p像素：通过计算机运算列出人体组织受检层面的吸收系数，并将之分布在合成图像的栅状阵列即矩阵的方格（阵元）内。矩阵上每个阵元相当于重建图像上的一个图像点，后者（阵元、图像点）被称为像素。p为了建立CT图像就必须求出每个像素的衰减系数，CT的成像过程就是求出每个像素的衰减系数的过程，如果像素越小，检测器数目越多，计算机所测出的衰减系
3、数就越多，越精确，所重建的图像就越清楚。p目前CT机的矩阵多为256x256、512x512，10241024其乘积即为每个矩阵所包含的像素数。第二节 常用概念一、CT图像常用的CT图像重建的数字处理方法：二维傅里叶变换重建法、空间滤波反投影法、褶积反投影法。CT图像：计算机把重建图像矩阵中的各个像素转变为不同灰暗度的相应光点，显示在荧光屏上，就形成受检层面的CT图像。第二节 常用概念二 CT值 CT的特点是能够分辨人体组织密度的轻微差别，所采用的标准是根据各种组织对X射线线性吸收系数（值）来决定的。 CT值的定义是以水为标准，其它组织与之比较后得出。水的线性衰减系数为1，致密骨约为2，空气约
4、为0（实际为0.0013），为了计算和讨论方便，Hounsfield将线性衰减系数（值）划分为2000个单位，称为CT值。以水为0，最上界骨的CT值为1000，最下界空气的CT值为-1000. 实际上CT值是CT图像中各个组织与X射线衰减系数相当的对应值。 无论是矩阵图像还是矩阵数字都是CT值的代表，而CT值又是从人体组织、器官的值换算而来的。第二节 常用概念值可以通过公式 I=I0e-d 算出。则 式中和 分别为受检物和水的衰减系数，a为厂家标定值，a为500时标出的CT值为EMI单位，a为1000时标出的CT值为Hounsfield单位Hu，aCT.-值第二节 常用概念第二节 常用概念水：
5、010Hu空气：-200Hu以上骨骼：+400Hu以上脂肪：-20 -80Hu钙化：80 300Hu脑脊液：3 8Hu血浆：3 14Hu水肿:7 17Hu血液:13 32Hu血块：64 84Hu需要记住的几个组织CT值第二节 常用概念矩阵（matrix）p在CT技术中，矩阵的大小影响着图像质量，矩阵大，象素数量相应增加，图像的分辨率就高，图像质量越好，512512、10241024最为常用。p重建矩阵和显示矩阵:重建矩阵是X线线性衰减系数的矩阵，其大小决定了图像分辨率；显示矩阵是指显示器上图像的矩阵。第二节 常用概念体素（voxel）p CT图像是人体某部位一定厚度（如1mm、5mm、10mm
6、）的体层像，把体层分成按矩阵排列的若干个很小的体积单元，这些体积单元称为体素。p 体素是三维的，每个体素中的是一致的。第二节 常用概念像素（pixel） 一幅CT图像是由许多矩阵排列的小单元组成，这些组成图像的基本单元称为象素。象素是二维的，每一个象素内密度均一，象素结构中的平均密度决定其灰度值。由于每个体素的值是一定的，它在CT图像中是以象素的形式来反映。象素越小，图像的分辨率越高，图像质量越好。第二节 常用概念灰阶 （grey scale） CT图像是将重建矩阵中的每一个象素经D/A转换成相应的亮、暗信号在显示器上显示，这些亮暗信号的等级差别称为灰阶，一般将灰阶分为16阶，每阶又有4级连续
7、变化的灰度，共有64个连续的过度等级，因CT值在-1000+1000范围内，所以每级分别代表约31个连续的CT值。第三节 CT成像的过程 包括数据采集、数据处理、图像重建、图像显示、打印等几步。1数据采集 从X线的发生到数据信息的获得，这个过程称为数据采集。 数据采集系统由X线管、滤过板、准直器、探测器和A/D转换器等组成。第三节 CT成像的过程2数据处理（1）校正X线束硬化效应（线性化）：X线管发出的射线是由不同的能量组成，作用于人体时，低能射线比高能射线衰减的多，使得高能射线与全部射线的比率相对提高，X线束硬度增加，这种现象称为X线束的硬化效应。硬化效应会使得采集到的数据失真，影响图像重建
8、效果。校正是在A/D转换器中进行的。第三节 CT成像的过程（2）去除空气值：因探测器不是工作在真空中，所以存在一定的空气值，须将此值去掉，才能保证数据的相对准确。（3）修正零点漂移：探测器在收集和转换数据的过程中存在着余辉时间及参数的差异，加之X线管输出量的细微变化，使得几次扫描时各通道的输出稍有不同，有的通道是零，有的通道是正或负，这种现象被称为探测器的零点漂移，将引起空气的CT值不是-1000。（4）正常化处理：是指对探测器收集到的全部数据进行校正和检验。 第三节 CT成像的过程3图像重建 图像重建的过程主要是如何求解1、2、n，图像重建的处理过程包含了复杂的数学运算。 重建方法分直接法和
9、间接法两类，直接法通过直接计算线性方程式进行，包括反矩阵法、迭代法等，现已不再采用；间接法是先计算傅立叶变换系数再求出衰减系数的方法，有二维傅立叶变换法、卷积法和反投影法等。 4图像显示、打印及冲洗 重建出来的图像显示于显示器上，将图像调节到理想状态后供诊断用，最后将图像送照相机、打印机拍照，经冲洗得到CT照片。第四节第四节 CTCT成像系统的组成成像系统的组成（一）硬件系统1扫描机架:X线管、准直器、探测器等，机架可倾斜。2X线管:大容量、旋转阳极X线管， “飞焦点” 。3准直器:决定扫描层厚、减少散射线以提高图像质量、降低被检者的辐射剂量。4楔形滤过器:滤掉低能射线，提高X线束的平均能量。
10、5探测器:接受穿透人体的剩余射线，将其变为电信号。 稀土陶瓷探测器，多排探测器。第四节第四节 CTCT成像系统的组成成像系统的组成6模/数转换器（A/D）7高压发生器:8计算机系统:9扫描检查床:螺旋CT对床移动的精度要求很高。10辅助设备:电源系统、照相机、工作站第四节第四节 CTCT成像系统的组成成像系统的组成（二）软件系统 CT机的软件平台多采用专用操作系统、Unix、Linux等操作系统。1基本功能软件 完成扫描、图像处理、图像存储、照相等常规工作的软件。2特殊功能软件 包括故障诊断软件、特殊扫描软件（如动态扫描、快速连续扫描、高分辨率扫描等）、图像特殊处理软件（如三维表面重建、模拟内
11、窥镜等）、定量分析软件等。第五节、第五节、CTCT机的发展概况机的发展概况 发展目标：提高扫描速度、提高图像质量、提高检查效率及完善特殊扫描功能等。 平板型CT（一）五代CT机的主要特点第五节、第五节、CTCT机的发展概况机的发展概况（二）滑环技术与螺旋CT1滑环技术 传统CT机:X线管高压电缆高压发生器 1985年，滑环技术(Toshiba) 高压滑环易发生放电导致高压噪声，影响采集的数据而降低图像质量，同时安全性差； 低压滑环的高压发生器采用体积小、功率大的高频结构，与X线管同装于扫描架内，同时旋转，稳定性好，危险性小。第五节、第五节、CTCT机的发展概况机的发展概况2螺旋CT (heli
