網(wǎng)上發(fā)CT原理NXPowerLite學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1網(wǎng)上發(fā)網(wǎng)上發(fā)CT原理原理(yunl) NXPowerLite第一頁，共74頁。Computed Tomography第1頁/共73頁第二頁，共74頁。1895年倫琴(Withelm Konrad Rontgen)發(fā)現(xiàn)X光 三十年代出現(xiàn)(chxin) X 線斷層攝影 Tomography 1974年出現(xiàn)(chxin) CT (斷層掃描) 1983年電子束 CT (第五代CT機(jī)) 1989年出現(xiàn)(chxin)螺旋 Spiral CT (體積掃描) 1998亞秒級 CT第2頁/共73頁第三頁，共74頁。 1967年，Godfrey N. Houndsfield在英國EMI公司制造了第一始CT

2、機(jī)，處理圖像近一天時間。掃描人腦標(biāo)本(biobn)，能將腫瘤組織和腦灰/白質(zhì)分開。1974年，Siretom 顱腦(l no)CT掃描機(jī)現(xiàn)代CT機(jī)為350ms 第3頁/共73頁第四頁，共74頁。X線管發(fā)出細(xì)束X線X線平移與轉(zhuǎn)動(zhun dng)采集數(shù)據(jù)計算機(jī)重建圖像X線只進(jìn)入成像層面可測量組織衰減系數(shù)第4頁/共73頁第五頁，共74頁。第5頁/共73頁第六頁，共74頁。通過旋轉(zhuǎn)、平移，獲取分析所需的必要(byo)投影數(shù)據(jù)，用于重建圖像。第6頁/共73頁第七頁，共74頁。1971年第一臺CT機(jī)安裝于Atkinson-Morley醫(yī)院，成像需20分鐘，采用微處理器后，時間(shjin)縮至4分鐘。

3、1973年美國 Mayo Clinic 和麻省總醫(yī)院安裝顱腦CT。1974年美國George Town醫(yī)療中心工程師Ledley設(shè)計出全身CT，76年開始應(yīng)用。1983年中國研制成第一臺顱腦CT1990年中國研制成第三代全身CT 第7頁/共73頁第八頁，共74頁。 CT成功應(yīng)用于臨床(ln chun)，值得一提的另一位人物是核物理學(xué)家 Cormack (美國Tufts University，出身于 Johannesburg)，解決了CT圖像重建的數(shù)學(xué)問題。 1979年諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎破例授予兩位沒有醫(yī)學(xué)經(jīng)歷的科學(xué)家: Godfrey N.Hounsfield Allan Macleod Co

4、rmack第8頁/共73頁第九頁，共74頁。優(yōu)點(diǎn)： 真正的斷面圖像(橫斷面)、密度分辨率 高、可作定量分析局限性：極限分辨率未超過常規(guī)X線檢查； 定位(dngwi)：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，幾乎無功能和生化信息。第9頁/共73頁第十頁，共74頁。第一代第一代CTCT第二代第二代CTCT第10頁/共73頁第十一頁，共74頁。第三代第三代CT第四代第四代CT第11頁/共73頁第十二頁，共74頁。第12頁/共73頁第十三頁，共74頁。成像時間(shjin)短，適合動態(tài)心臟成像，其它

5、器官圖像與螺旋CT 相同第13頁/共73頁第十四頁，共74頁。第14頁/共73頁第十五頁，共74頁。掃描方式：EBT 采用(ciyng)電子束掃描方式 (傳統(tǒng) CT 機(jī)采用(ciyng)機(jī)械掃描方式)掃描時間： 50100 ms特點(diǎn)：除了傳統(tǒng)CT的成像特點(diǎn)外，EBT可用于對血流速度的測定第15頁/共73頁第十六頁，共74頁。結(jié)腸(jichng)成像肺部低強(qiáng)度(qingd)成像冠狀動脈(gunzhung-dngmi)成像冠狀動脈鈣化評估第16頁/共73頁第十七頁，共74頁。 X線強(qiáng)度，與圖像質(zhì)量、病人照射量、X管冷卻時間和壽命有關(guān)(yugun)。高mA率用于需要高吸收部位：大腦、大腦后窩、胸和腰

6、脊椎骨、骨盆和成人。 中mA率用于腹和中隔。 低mA率用于高對比組織，內(nèi)耳和肺。 圖為高mA與低mA對圖像影響第17頁/共73頁第十八頁，共74頁。 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，可以使用高kV 或高mA。當(dāng)選擇高kV時，X光變硬，因此(ync)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，對成像無用)。 對幼兒或造影劑增掃時，使用低kV。第18頁/共73頁第十九頁，共74頁。第19頁/共73頁第二十頁，共74頁。 由于運(yùn)動會造成圖像(t xin)質(zhì)量下降，如呼吸和心臟動作，對腹、中隔和肺，掃描時間盡可能短。 減少掃描時間，對圖像(t xin)重

7、建，可減少運(yùn)動偽影。 增加掃描時間，在劑量一定時，可得到較好空間分辨率。有時為了降低mA率，延長X管壽命，也可增加掃描時間。 第20頁/共73頁第二十一頁，共74頁。 層厚選擇主要根據(jù)得到圖像空間(kngjin)分辨或者組織對比度來決定。如： CT高對比：超過100 HU的組織差異。檢查內(nèi)耳時，通過空氣與內(nèi)耳骨的對比，得到最好的空間(kngjin)分辨，一般層厚小于2mm。第21頁/共73頁第二十二頁，共74頁。 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比度，采用厚的層面來減少噪聲的影響。 但在掃描肝臟和胰時，一般將層厚度從10毫米變成3毫米，改進(jìn)

8、圖像質(zhì)量，導(dǎo)致(dozh)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，或者加長掃描時間。第22頁/共73頁第二十三頁，共74頁。螺旋CT對腹部掃描示意圖掃描區(qū)域(qy)為胃，仰臥，手置于頭頂。第23頁/共73頁第二十四頁，共74頁。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)插法通過圖像重建可以獲得任意方向剖面像可進(jìn)行(jnxng)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部位掃描第24頁/共73頁第二十五頁，共74頁。呼吸呼吸(hx)對圖像的影響對圖像的影響第25頁/共73頁第二十六頁，共74頁。 螺距(Pit

9、ch) X管旋轉(zhuǎn)一周，掃描床移動(ydng)的距離 螺距因子(Pitch Factor) 螺距與層厚相除所因子：1、1.25、1.5 和 2第26頁/共73頁第二十七頁，共74頁。第27頁/共73頁第二十八頁，共74頁。 螺距(luj)(Pitch) 螺距(luj)=螺旋因子x層厚 每周成像數(shù)=螺距(luj)/成像間隔 第28頁/共73頁第二十九頁，共74頁。矩陣(Matrix) 按行與列排成的陣列(zhn li)。由兩項(xiàng)指標(biāo)評價： 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

10、暗表現(xiàn)CT圖像重建后的每一像素CT值，顯示器的亮暗等級稱為灰階。視野(FOV) 掃描時根據(jù)觀察部位大小選用的掃描野(SFOV)或顯示野(DFOV) 與與CT有關(guān)有關(guān)(yugun)的名詞的名詞第29頁/共73頁第三十頁，共74頁。 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(dnwi)，用長、寬和高表示。通常長與寬為 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(dnwi)，與體素相對應(yīng)，體素的大小在圖像上的表現(xiàn)，即為像素。與與CT有關(guān)有關(guān)(yugun)的

11、名詞的名詞第30頁/共73頁第三十一頁，共74頁。層厚與圖像層厚與圖像(t xin)關(guān)系關(guān)系第31頁/共73頁第三十二頁，共74頁。層厚與圖像層厚與圖像(t xin)關(guān)系關(guān)系第32頁/共73頁第三十三頁，共74頁。FOV體積體積(tj)元與像素元與像素第33頁/共73頁第三十四頁，共74頁。第34頁/共73頁第三十五頁，共74頁。第35頁/共73頁第三十六頁，共74頁。Beer-Lambert定律(dngl)第36頁/共73頁第三十七頁，共74頁。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(kngq)：CT數(shù)=-1000 水：

12、 CT數(shù)=0一般CT機(jī)的密度分辨力： 5 CT數(shù)第37頁/共73頁第三十八頁，共74頁。第38頁/共73頁第三十九頁，共74頁。 人眼一般只能分清20級左右的灰階，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)人眼的視覺特征，采用不同灰度標(biāo)尺，通過調(diào)節(jié)窗寬與窗位，來得到最佳(zu ji)的顯示效果。第39頁/共73頁第四十頁，共74頁。 窗寬：幅度上、下限(W：-300 -500)。 窗位：窗口(chungku)中心(C：-400)。 窗口(chungku)之上像素均為白。 窗口(chungku)之下像素均為黑。第40頁/共73頁第四十一頁，共74頁。 窗口的改變影響所觀察組 織的

13、范圍如骨窗、肺窗等 窗位變化，觀察組織范圍不同(b tn) 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，對比度減??； 窗寬縮小，圖像變細(xì)節(jié)，層次變少，對比度增強(qiáng)。第41頁/共73頁第四十二頁，共74頁。 一般(ybn)組織均在10 HU 60 HU之間 測量(cling)組織的CT數(shù)，將窗位指向要測量(cling)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，密度對比差。第42頁/共73頁第四十三頁，共74頁。第43頁/共73頁第四十四頁，共74頁。 將兩種將兩種 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

14、示肺，同時顯示肺與骨骼系統(tǒng)。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，同時顯示肺與骨骼系統(tǒng)。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)(qudin)：在組織邊緣出現(xiàn)邊緣效應(yīng)，易造成診斷的影響。：在組織邊緣出現(xiàn)邊緣效應(yīng)，易造成診斷的影響。第44頁/共73頁第四十五頁，共74頁。 是一非線性窗，通過改變轉(zhuǎn)換曲線(qxin)來調(diào)節(jié)灰階。第45頁/共73頁第四十六頁，共74頁。 物體的對比度 相鄰兩個(lin )物體間在圖像中的顯示能力 CT=|CT1-CT2| CT100Hu 稱為高對比度 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試，用線對數(shù)(LP/cm)表示 常規(guī)X線增感屏攝

15、影分辨率可達(dá)：714 LP/cm 無屏單機(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 左右第47頁/共73頁第四十八頁，共74頁。 密度分辨率 指在低對比情況下(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(shyng)分辨率可達(dá)：714 LP/cm 無屏單機(jī)藥膜攝影(shyng)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 左右第48頁/共73頁第

16、四十九頁，共74頁。 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，則會影響圖像質(zhì)量(zhling)。 偽影 由病人造成的偽影運(yùn)動偽影 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)、掃描野與觀察野。第49頁/共73頁第五十頁，共74頁。 由于體素具有一定體積，導(dǎo)致其內(nèi)(q ni)不同組織均勻化。第50頁/共73頁第五十一頁，共74頁。第51頁/共73頁第五十二頁，共74頁。 CT檢查時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

17、到各組織(zzh)的細(xì)胞外液(因有血腦屏障而不含CSF)。最后通過腎小球滲過從腎臟排泄(90%)，少量通過肝膽排出。第52頁/共73頁第五十三頁，共74頁。 根據(jù)動、靜脈碘含量的差別可公為三個期相：快速注射效應(yīng)期：在用快速注射法時出現(xiàn)，血管得到最大 限度增強(qiáng)，此期僅持續(xù)(chx)4060秒。非平衡期：在快速注射造影劑后1 分鐘左右出現(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。第53頁/共73頁第五十四頁，共74頁。 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(boku)造影劑從血液滲入腦細(xì)胞外間隙，這就叫做

18、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。第54頁/共73頁第五十五頁，共74頁。 正?；虿±斫M織的強(qiáng)化都是因組織內(nèi)含碘，使X線吸收增加、密度(md)增高而強(qiáng)化。 正常組織強(qiáng)化： 由于血液內(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第55頁/共73頁第五十六頁，共74頁。 病

19、變時，BBB受損，造影劑進(jìn)入腦質(zhì)，出現(xiàn)增強(qiáng)。多見于惡性腫瘤如III、IV級星形細(xì)胞瘤和轉(zhuǎn)移瘤。但有時有明顯BBB受損，但血供不豐富或無血供(腫瘤的壞死(hui s)、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)，這種情況見于腦膜瘤，神經(jīng)鞘瘤等。第56頁/共73頁第五十七頁，共74頁。10Hu以下為輕度，10-20Hu為中等、20Hu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)和松果體均沒有血腦屏障，注射

20、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(mngxin)，腺瘤組織顯示為相對低密度區(qū)。第57頁/共73頁第五十八頁，共74頁。 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三碘化苯環(huán)；雙聚體中含有兩個。 碘原子(yunz)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(yunz)不透X線更強(qiáng)；造影劑溶液中粒子越少，則更小的滲透毒性效應(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

21、(LOCM) R為6：稱為等滲透性造影劑(isotonic，IOCM)第58頁/共73頁第五十九頁，共74頁。 在水溶液中可離解成陰離子及陽離子， 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(shngl)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)：價廉、副作用多第59頁/共73頁第六十頁，共74頁。 親水性(水溶性)高，不離解于水，對靜脈及蛛網(wǎng)膜下腔的毒性顯著降低

22、，含碘量高。 歐內(nèi)派克(Omnipaque) 碘必樂(Iopamiro) 優(yōu)維先(Ultravist) 伊索顯(Isovist) 特點(diǎn)：價貴、副作用少。 副作用 國產(chǎn)：輕度(qn d)：12.6% 重度：0.22% 進(jìn)口：輕度(qn d)：3.2% 重度：0.04%第60頁/共73頁第六十一頁，共74頁。 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(pzhn)，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。第61頁/共73頁第六十二頁，共74頁。 以前有類似過敏性反應(yīng)及藥物過敏； 腎移植

23、，腎功能和心功能差，哮喘，重癥肌無力； 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(jishu)白介素2治療者；口服抗高血糖制劑二甲雙胍； 有血管外溢危險者，糖尿病患者，高血壓； 小于13個月的小兒，70歲以上的老人。第62頁/共73頁第六十三頁，共74頁。圖像圖像(t xin)重建重建第63頁/共73頁第六十四頁，共74頁。增加X線強(qiáng)度、單色X線發(fā)生器提高(t go)二維探測器精度、軸向空間分辨率縮短圖像重建時間(計算機(jī)仿真)縮短掃描時間(亞秒級CT機(jī)，CT透視)利用X線散射信息校準(zhǔn)運(yùn)動偽影提高(t go)三維成像的精度第64頁/共73頁第六十五頁，共74頁。 CT透視(Fluoroscopy) 仿真(仿真內(nèi)窺鏡Virtual Endoscopy) 容積再現(xiàn)(Volume Rendering) 血管(xugun)造影成像(Angiography) 腦血流灌注成像(Perfusion) 造影劑跟蹤技術(shù)(Bolus Tracking)第65頁/共73頁第六十六頁，共74頁。用透射(tu sh)CT進(jìn)行介入治療對胸的