醫(yī)學(xué)影像中成像原理

1、關(guān)于醫(yī)學(xué)影像中的成像原理第1頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四X 線臨床應(yīng)用的歷史1895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 CT江蘇美德電子科技有限公司-血液凈化管理系統(tǒng)-血液透析管理系統(tǒng)-醫(yī)學(xué)影像工作站第2頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四CT誕生 1967年，Godfrey N. Houndsfield在英國EMI公

2、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。1974年，Siretom 顱腦CT掃描機(jī)現(xiàn)代CT機(jī)為350ms 江蘇美德電子科技有限公司-血液凈化管理系統(tǒng)-血液透析管理系統(tǒng)-醫(yī)學(xué)影像工作站第3頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四CT成像基本思想X線管發(fā)出細(xì)束X線X線平移與轉(zhuǎn)動采集數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)重建圖像X線只進(jìn)入成像層面可測量組織衰減系數(shù)江蘇美德電子科技有限公司-血液凈化管理系統(tǒng)-血液透析管理系統(tǒng)-醫(yī)學(xué)影像工作站第4頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四CT總體結(jié)構(gòu)框圖第5頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)3

3、0分，星期四通過旋轉(zhuǎn)、平移，獲取分析所需的必要投影數(shù)據(jù)，用于重建圖像。CT掃描目的第6頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四CT歷史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(shí)間縮至4分鐘。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(jì)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28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四CT之父 CT成功應(yīng)用于臨床，值得一提的另一

4、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(jiǎng)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 Cormack第8頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四優(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：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

5、信息，幾乎無功能和生化信息。CT 優(yōu)點(diǎn)與局限性第9頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四第一代CT第二代CTCT 類型第10頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四第三代CT第四代CTCT 類型第11頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四CT 掃描機(jī)構(gòu)第12頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四成像時(shí)間短，適合動態(tài)心臟成像，其它器官圖像與螺旋CT 相同電子束CT(第五代)EBT第13頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四EBT : Electron Beam Tomography第14頁，共28頁

6、，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四掃描方式：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，EBT可用于對血流速度的測定EBT第15頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四結(jié)腸成像肺部低強(qiáng)度成像冠狀動脈成像冠狀動脈鈣化評估EBT應(yīng)用領(lǐng)域第16頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四 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率用于高對比組織，內(nèi)耳和肺。 圖為

7、高mA與低mA對圖像影響基本參數(shù)：mA率第17頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四 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，對成像無用)。 對幼兒或造影劑增掃時(shí)，使用低kV?；緟?shù)：KV率第18頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四第19頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四 由于運(yùn)動會造成圖像質(zhì)量下降，如呼吸和心臟動作，對腹、中隔和肺，掃描時(shí)間盡可能短。 減少掃描時(shí)間，對圖像重建，可減少運(yùn)動

8、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X管壽命，也可增加掃描時(shí)間。 基本參數(shù)：掃描時(shí)間江蘇美德電子科技有限公司-血液凈化管理系統(tǒng)-血液透析管理系統(tǒng)-醫(yī)學(xué)影像工作站第20頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四 層厚選擇主要根據(jù)得到圖像空間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(shí)，通過空氣與內(nèi)耳骨的對比，得到最好的空間分辨，一般層厚小于2mm?；緟?shù)：層厚第21頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四 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

9、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(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，或者加長掃描時(shí)間?；緟?shù)：層厚第22頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四螺旋CT對腹部掃描示意圖掃描區(qū)域?yàn)槲?，仰臥，手置于頭頂。螺旋CThelical CT Spiral CT第23頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四螺旋CT(Spiral CT )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)部位掃描第24頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四呼吸對圖像的影響第25頁，共28頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期四螺旋CT參數(shù) 螺距(Pitch) X管旋轉(zhuǎn)一周，掃描床移動的距離 螺距因子(Pitch Factor) 螺距與層厚相除所因子：1、1.25、1.