網(wǎng)上發(fā)--CT-原理 (NXPowerLite)PPT課件

1、2021/3/911. CT的成像方式特點(diǎn)2. 螺旋CT與常規(guī)CT特點(diǎn)3. CT數(shù)，常見(jiàn)組織CT數(shù)范圍4. CT窗口技術(shù)與應(yīng)用5. CT造影劑作用6. CT掃描作用7. 部份容積效應(yīng)，減小其作用的方法8. CT技術(shù)的發(fā)展方向2021/3/92Computed Tomography2021/3/931895年倫琴(Withelm Konrad Rontgen)發(fā)現(xiàn)X光 三十年代出現(xiàn) X 線斷層攝影 Tomography 1974年出現(xiàn) CT (斷層掃描) 1983年電子束 CT (第五代CT機(jī)) 1989年出現(xiàn)螺旋 Spiral CT (體積掃描) 1998亞秒級(jí) CT2021/3/94 196

2、7年，Godfrey N. Houndsfield在英國(guó)EMI公司制造了第一始CT機(jī)，處理圖像近一天時(shí)間。掃描人腦標(biāo)本，能將腫瘤組織和腦灰/白質(zhì)分開(kāi)。1974年，Siretom 顱腦CT掃描機(jī)現(xiàn)代CT機(jī)為350ms 2021/3/95X線管發(fā)出細(xì)束X線X線平移與轉(zhuǎn)動(dòng)采集數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)重建圖像X線只進(jìn)入成像層面可測(cè)量組織衰減系數(shù)2021/3/962021/3/97通過(guò)旋轉(zhuǎn)、平移，獲取分析所需的必要投影數(shù)據(jù)，用于重建圖像。2021/3/981971年第一臺(tái)CT機(jī)安裝于Atkinson-Morley醫(yī)院，成像需20分鐘，采用微處理器后，時(shí)間縮至4分鐘。1973年美國(guó) Mayo Clinic 和麻省總醫(yī)院

3、安裝顱腦CT。1974年美國(guó)George Town醫(yī)療中心工程師Ledley設(shè)計(jì)出全身CT，76年開(kāi)始應(yīng)用。1983年中國(guó)研制成第一臺(tái)顱腦CT1990年中國(guó)研制成第三代全身CT 2021/3/99 CT成功應(yīng)用于臨床，值得一提的另一位人物是核物理學(xué)家 Cormack (美國(guó)Tufts University，出身于 Johannesburg)，解決了CT圖像重建的數(shù)學(xué)問(wèn)題。 1979年諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)破例授予兩位沒(méi)有醫(yī)學(xué)經(jīng)歷的科學(xué)家: Godfrey N.Hounsfield Allan Macleod Cormack2021/3/910優(yōu)點(diǎn)： 真正的斷面圖像(橫斷面)、密度分辨率 高、可作定

4、量分析局限性：極限分辨率未超過(guò)常規(guī)X線檢查； 定位：小于 1 cm 的病灶，易漏診； 定性：受病變部位、大小病程等影響； 不是所有臟器適合CT檢查，空腔性臟器(胃、腸)；CT只能反映解剖方面信息，幾乎無(wú)功能和生化信息。2021/3/911第一代第一代CTCT第二代第二代CTCT2021/3/912第三代第三代CT第四代第四代CT2021/3/9132021/3/914成像時(shí)間短，適合動(dòng)態(tài)心臟成像，其它器官圖像與螺旋CT 相同2021/3/9152021/3/916掃描方式：EBT 采用電子束掃描方式 (傳統(tǒng) CT 機(jī)采用機(jī)械掃描方式)掃描時(shí)間： 50100 ms特點(diǎn)：除了傳統(tǒng)CT的成像特點(diǎn)外，

5、EBT可用于對(duì)血流速度的測(cè)定2021/3/917結(jié)腸成像肺部低強(qiáng)度成像冠狀動(dòng)脈成像冠狀動(dòng)脈鈣化評(píng)估2021/3/918 X線強(qiáng)度，與圖像質(zhì)量、病人照射量、X管冷卻時(shí)間和壽命有關(guān)。高mA率用于需要高吸收部位：大腦、大腦后窩、胸和腰脊椎骨、骨盆和成人。 中mA率用于腹和中隔。 低mA率用于高對(duì)比組織，內(nèi)耳和肺。 圖為高mA與低mA對(duì)圖像影響2021/3/919 當(dāng)檢查大量吸收(例如骨、肩部、胸和腰脊椎骨、骨盆)解剖區(qū)域時(shí)，可以使用高kV 或高mA。當(dāng)選擇高kV時(shí)，X光變硬，因此X光能更容易穿透高吸收區(qū)，相應(yīng)軟X光成分減少(容易被組織吸收，對(duì)成像無(wú)用)。 對(duì)幼兒或造影劑增掃時(shí)，使用低kV。2021/

6、3/9202021/3/921 由于運(yùn)動(dòng)會(huì)造成圖像質(zhì)量下降，如呼吸和心臟動(dòng)作，對(duì)腹、中隔和肺，掃描時(shí)間盡可能短。 減少掃描時(shí)間，對(duì)圖像重建，可減少運(yùn)動(dòng)偽影。 增加掃描時(shí)間，在劑量一定時(shí)，可得到較好空間分辨率。有時(shí)為了降低mA率，延長(zhǎng)X管壽命，也可增加掃描時(shí)間。 2021/3/922 層厚選擇主要根據(jù)得到圖像空間分辨或者組織對(duì)比度來(lái)決定。如： CT高對(duì)比：超過(guò)100 HU的組織差異。檢查內(nèi)耳時(shí)，通過(guò)空氣與內(nèi)耳骨的對(duì)比，得到最好的空間分辨，一般層厚小于2mm。2021/3/923 肺CT成像是要求有好的空間分辨率，一般在層厚小于2毫米。 在肝臟掃描中要求有好的組織對(duì)比度，采用厚的層面來(lái)減少噪聲的影

7、響。 但在掃描肝臟和胰時(shí)，一般將層厚度從10毫米變成3毫米，改進(jìn)圖像質(zhì)量，導(dǎo)致噪聲增加80%。為了保證圖像質(zhì)量，必然要提高mA率80%或更多，或者加長(zhǎng)掃描時(shí)間。2021/3/924螺旋CT對(duì)腹部掃描示意圖掃描區(qū)域?yàn)槲?，仰臥，手置于頭頂。2021/3/925采用滑環(huán)技術(shù)，CT能連續(xù)旋轉(zhuǎn)采用螺旋掃描(體積掃描)圖像重建采用圖像數(shù)據(jù)內(nèi)插法通過(guò)圖像重建可以獲得任意方向剖面像可進(jìn)行虛擬CT掃描：虛擬腸鏡、胃鏡等減小部分容積效應(yīng)的偽影單次屏住呼吸可完成整個(gè)部位掃描2021/3/9262021/3/927 螺距(Pitch) X管旋轉(zhuǎn)一周，掃描床移動(dòng)的距離 螺距因子(Pitch Factor) 螺距與層厚相

8、除所因子：1、1.25、1.5 和 22021/3/9282021/3/929層厚(mm) 螺旋度(100%)螺旋度(125%)螺旋度(150%)222.53556.257.5 螺距(Pitch) 螺距=螺旋因子x層厚 每周成像數(shù)=螺距/成像間隔 2021/3/930矩陣(Matrix) 按行與列排成的陣列。由兩項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)： 矩陣大小，256x256，512x512 越大，圖像分辨率越高，觀察的細(xì)節(jié)多。 數(shù)字的精度，如10Bits，12Bits灰階(Gray scale) 在顯示器用亮暗表現(xiàn)CT圖像重建后的每一像素CT值，顯示器的亮暗等級(jí)稱為灰階。視野(FOV) 掃描時(shí)根據(jù)觀察部位大小選用的掃

9、描野(SFOV)或顯示野(DFOV) 2021/3/931 體素Voxel(Volume element) 根據(jù)層厚與矩陣的大小，能被CT掃描的最小體積單位，用長(zhǎng)、寬和高表示。通常長(zhǎng)與寬為 1 mm，高度是取決于層厚，可為10、5、2、1 mm 像素Pixel(Picture element) 是構(gòu)成CT圖像的最小的單位，與體素相對(duì)應(yīng)，體素的大小在圖像上的表現(xiàn)，即為像素。2021/3/9322021/3/9332021/3/934FOV2021/3/9352021/3/936)()()(矩陣掃描區(qū)域體素MatrxFOVVoxel矩陣FOV(cm)Pixel(cm)256x256640.2525

10、6x256320.125320 x320640.202021/3/937)ln(1.021).(021nndnIIdeIIndeII0Beer-Lambert定律2021/3/9381000水水組織數(shù)CT人體組織衰減系數(shù)接近 水 0.19 cm-1 脂肪 0.18 cm-1 CT數(shù)： 骨：CT數(shù)=+1000 空氣：CT數(shù)=-1000 水： CT數(shù)=0一般CT機(jī)的密度分辨力： 5 CT數(shù)2021/3/9392021/3/940 人眼一般只能分清20級(jí)左右的灰階，而組織的密度灰階差遠(yuǎn)大于人眼所能分辨范圍。 窗口技術(shù)：根據(jù)人眼的視覺(jué)特征，采用不同灰度標(biāo)尺，通過(guò)調(diào)節(jié)窗寬與窗位，來(lái)得到最佳的顯示效果。2

11、021/3/941 窗寬：幅度上、下限(W：-300 -500)。 窗位：窗口中心(C：-400)。 窗口之上像素均為白。 窗口之下像素均為黑。2021/3/942 窗口的改變影響所觀察組 織的范圍如骨窗、肺窗等 窗位變化，觀察組織范圍不同 窗位提高，圖像變暗 窗位下降，圖像變亮 窗寬變化，引起圖像層次，細(xì)節(jié)的變化 窗寬增大，圖像變粗，層次增多，對(duì)比度減??； 窗寬縮小，圖像變細(xì)節(jié)，層次變少，對(duì)比度增強(qiáng)。2021/3/943 一般組織均在10 HU 60 HU之間 測(cè)量組織的CT數(shù)，將窗位指向要測(cè)量組織的CT值，調(diào)節(jié)窗寬至顯示最清晰。 窗口調(diào)節(jié)不佳，密度對(duì)比差。2021/3/9442021/3/

12、945 將兩種 CT 值相差較大的組織在同一窗口中顯示，可以節(jié)省膠片，常用于顯示肺，同時(shí)顯示肺與骨骼系統(tǒng)。 缺點(diǎn)：在組織邊緣出現(xiàn)邊緣效應(yīng)，易造成診斷的影響。2021/3/946 是一非線性窗，通過(guò)改變轉(zhuǎn)換曲線來(lái)調(diào)節(jié)灰階。2021/3/947 物體的對(duì)比度 相鄰兩個(gè)物體間在圖像中的顯示能力 CT=|CT1-CT2| CT100Hu 稱為高對(duì)比度 CT100Hu) ，區(qū)分相鄰最小物體的能力。 空間分辨率常用黑白線條體模測(cè)試，用線對(duì)數(shù)(LP/cm)表示 常規(guī)X線增感屏攝影分辨率可達(dá)：714 LP/cm 無(wú)屏單機(jī)藥膜攝影分辨率最高：30 LP/cm 中檔CT機(jī)分辨率可達(dá)：710 LP/cm 高檔CT機(jī)

13、分辨率可達(dá)：14 LP/cm 左右2021/3/949 密度分辨率 指在低對(duì)比情況下(CT100Hu) ，區(qū)分相鄰最小物體的能力。 密度分辨率常用百分單位表示，為0.32%/cm2，大多數(shù)CT能分辨0.5%的密度差。 常規(guī)X線增感屏攝影分辨率可達(dá)：714 LP/cm 無(wú)屏單機(jī)藥膜攝影分辨率最高：30 LP/cm 中檔CT機(jī)分辨率可達(dá)：710 LP/cm 高檔CT機(jī)分辨率可達(dá)：14 LP/cm 左右2021/3/950 顯示分辨率 包括圖像監(jiān)視器和膠片，若顯示分辨率低于CT機(jī)分辨率，則會(huì)影響圖像質(zhì)量。 偽影 由病人造成的偽影運(yùn)動(dòng)偽影 由設(shè)備造成的偽影： 射線硬化、部份容積效應(yīng)、金屬、掃描采樣系統(tǒng)

14、、掃描野與觀察野。2021/3/951 由于體素具有一定體積，導(dǎo)致其內(nèi)不同組織均勻化。2021/3/9522021/3/953 CT檢查時(shí)廣泛使用含碘的造影劑作增強(qiáng)掃描，常用有多為水溶性碘造影劑，其分子量低，很少有蛋白質(zhì)結(jié)合的基團(tuán)，一般極少與體內(nèi)蛋白質(zhì)結(jié)合(1%)。未經(jīng)結(jié)合的造影劑從血管腔經(jīng)毛細(xì)血管壁擴(kuò)散，均勻頒到各組織的細(xì)胞外液(因有血腦屏障而不含CSF)。最后通過(guò)腎小球滲過(guò)從腎臟排泄(90%)，少量通過(guò)肝膽排出。2021/3/954 根據(jù)動(dòng)、靜脈碘含量的差別可公為三個(gè)期相：快速注射效應(yīng)期：在用快速注射法時(shí)出現(xiàn)，血管得到最大 限度增強(qiáng)，此期僅持續(xù)4060秒。非平衡期：在快速注射造影劑后1 分

15、鐘左右出現(xiàn)。 上述兩者明確顯示病變的血供情況平衡期：在快速注射造影劑后2 分鐘，此期內(nèi)只能觀察 病變的形態(tài)和范圍。2021/3/955 正常腦組織的毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞聯(lián)合緊密，基底膜連續(xù)，可阻止多種分子包括造影劑從血液滲入腦細(xì)胞外間隙，這就叫做血腦屏障blood-brain barrier, BBB。 病變組織血循環(huán)豐富、病變周圍組織的充血與過(guò)度灌注、血腦屏障的形成不良或被破壞，致使造影劑外溢等，造成含碘量增加而使局部密度增高。加大正常與病變組織間灰階的差別，從而提高病變的顯示率。2021/3/956 正常或病理組織的強(qiáng)化都是因組織內(nèi)含碘，使X線吸收增加、密度增高而強(qiáng)化。 正常組織強(qiáng)化： 由于血

16、液內(nèi)含碘，所以使血管豐富組織、大血管及靜脈竇易出現(xiàn)強(qiáng)化。如天幕、頸內(nèi)動(dòng)脈及直竇。 病理組織強(qiáng)化： 異常的血管增生使血流量增大 血腦屏障破壞或形成不良，使造影劑泄漏到血管外2021/3/957 病變時(shí)，BBB受損，造影劑進(jìn)入腦質(zhì)，出現(xiàn)增強(qiáng)。多見(jiàn)于惡性腫瘤如III、IV級(jí)星形細(xì)胞瘤和轉(zhuǎn)移瘤。但有時(shí)有明顯BBB受損，但血供不豐富或無(wú)血供(腫瘤的壞死、囊變區(qū))則可不出現(xiàn)增強(qiáng)。又如有些良性或偏良性的腫瘤，即使無(wú)血腦屏障受損，但血流量非常豐富，腫瘤組織內(nèi)血流緩慢、且血流量增加以致造影劑含量增高而出現(xiàn)增強(qiáng)，這種情況見(jiàn)于腦膜瘤，神經(jīng)鞘瘤等。2021/3/95810Hu以下為輕度，10-20Hu為中等、20Hu

17、以上為重度。 均勻增強(qiáng)團(tuán)塊狀、結(jié)節(jié)狀； 不均勻增強(qiáng)環(huán)形、花冠形、不規(guī)則形等 注意：顱內(nèi)有些正常結(jié)構(gòu)如硬腦膜、脈絡(luò)叢、垂體腺、灰白結(jié)節(jié)和松果體均沒(méi)有血腦屏障，注射造影劑后，造影劑直接進(jìn)入細(xì)胞外間隙出現(xiàn)增強(qiáng)。因此，如垂體腺瘤，注射造影劑后的即刻掃描，正常垂體組織增強(qiáng)明顯，腺瘤組織顯示為相對(duì)低密度區(qū)。2021/3/959 CTCM 為三碘苯環(huán)的衍生物。分為離子型或非離子型，單體或雙聚體。單體造影劑指一分子造影劑中含有一個(gè)三碘化苯環(huán)；雙聚體中含有兩個(gè)。 碘原子數(shù)與溶解粒子數(shù)之比(R)描述造影劑的影像效應(yīng)(x線衰減性)與滲透性。R越大越好，則越多的碘原子不透X線更強(qiáng)；造影劑溶液中粒子越少，則更小的滲透毒

18、性效應(yīng)。 R為1.5：高滲透性造影劑(high osmolar ，HOCM) R為3：低滲透性造影劑(LOCM) R為6：稱為等滲透性造影劑(isotonic，IOCM)2021/3/960 在水溶液中可離解成陰離子及陽(yáng)離子， 具有高滲透、高離子性和弱親水的特征， 高滲透性使血漿滲透壓增高，血容量增加并導(dǎo)致生理和病理改變； 高離子性使其分子與血液中鈣離子結(jié)合，可引起低血鈣導(dǎo)致心功能紊亂； 弱親水性增加了藥物的化學(xué)毒性。常用離子型造影劑： 泛影葡胺(Angiografin)、復(fù)方泛影葡胺(Urografin)或泛影鈉(Hapaque)。 特點(diǎn)：價(jià)廉、副作用多2021/3/961 親水性(水溶性)

19、高，不離解于水，對(duì)靜脈及蛛網(wǎng)膜下腔的毒性顯著降低，含碘量高。 歐內(nèi)派克(Omnipaque) 碘必樂(lè)(Iopamiro) 優(yōu)維先(Ultravist) 伊索顯(Isovist) 特點(diǎn)：價(jià)貴、副作用少。 副作用 國(guó)產(chǎn)：輕度：12.6% 重度：0.22% 進(jìn)口：輕度：3.2% 重度：0.04%2021/3/962 輕度：惡心，打噴嚏，面部潮紅，蕁麻疹等 中度：嘔吐，胸悶氣急，頭昏，輕度喉頭水腫 重度：大片皮疹，皮下或粘膜出血，血壓下降， 脈搏細(xì)弱，嚴(yán)重喉頭水腫，大小便失禁，昏迷。 死亡：上述病理不可逆的結(jié)果。2021/3/963 以前有類似過(guò)敏性反應(yīng)及藥物過(guò)敏； 腎移植，腎功能和心功能差，哮喘，重癥肌無(wú)力； 血清肌酐水平大于或等于 133 mol/L(1.5mg/dl)； 多發(fā)性骨髓瘤及其他血蛋白異常； 嗜鉻細(xì)胞瘤； 接受白介素2治療者；口服抗高血糖制劑二甲雙胍； 有血管外溢危險(xiǎn)者，糖尿病患者，高血壓； 小于13個(gè)月的小兒，70歲以上的老人。2021/3/9642021/3/965增加X(jué)線強(qiáng)度、單色X線發(fā)生器提高二維探測(cè)器精度、軸向空間分辨率縮短圖像重建時(shí)間(計(jì)算機(jī)仿真)縮短掃描時(shí)間(亞秒級(jí)CT機(jī)，CT透視)利用X線散射信