X線、CT成像基礎(chǔ)課件

影像成像基礎(chǔ)知識1第一章X線成像基礎(chǔ)X線的本質(zhì)：電磁輻射倫琴發(fā)現(xiàn)X線：1895年波長范圍：0.006-50nm成像波長范圍：0.031～0.008nmX線的特征X射線成像原理

計算機X線攝影（CR）

直接數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)（DR）X射線的產(chǎn)生影響X射線穿透性主要因素：管電壓

X線的特征X射線與物質(zhì)間的相互作用（2）X射線的熒光作用。

醫(yī)學(xué)中透視用的熒光屏、X射線攝影用的增感屏、影像增強器中的輸入屏和輸出屏都是利用熒光特性做成的。

（3）X射線的電離作用。

X射線雖然不帶電，但具有足夠能量的X光子能夠撞擊原子中軌道電子，使之脫離原子產(chǎn)生一次電離。

電離作用也是X射線損傷和治療的基礎(chǔ)。

X線的特征X射線與物質(zhì)間的相互作用（4）X射線的化學(xué)效應(yīng)。

X射線能使多種物質(zhì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)。例如，X射線能使照相底片感光。（5）X射線的生物效應(yīng)。生物組織經(jīng)一定量的X射線照射，會產(chǎn)生電離和激發(fā)，使細胞受到損傷、抑制、死亡或通過遺傳變異影響下一代，這種現(xiàn)象稱為X射線的生物效應(yīng)。這個特性可充分應(yīng)用在腫瘤放射治療中。X射線成像原理①人體不同密度組織與X線成像的關(guān)系

X線檢查技術(shù)

可分為普通檢查、特殊檢查和造影檢查三大類。一、普通檢查(Routineexamination)

（一）透視(Fluoroscopy)1、簡便、經(jīng)濟、快速、多角度轉(zhuǎn)動觀察、動態(tài)；

2、影像空間分辨率差；

3、影像細節(jié)顯示欠清，不利于防護，無永久記錄。（二）普通X線攝影（Plainfilmradiography)

1、照片空間分辨率較高，不受體厚或密度影響，X線量較透視↓，有永久記錄；

2、靜態(tài)、費時。10

3、軟X線攝影：波長較長、能量較低,穿透物質(zhì)的能力較弱

(1)40KV↓，鉬靶。(2)常用于乳腺、陰莖、咽喉側(cè)位的檢查。（3）康普頓吸收4.放大攝影：顯示細微病變12211.關(guān)于X線產(chǎn)生的敘述，錯誤的是()。A.必須有高速電子流由陰極向陽極行進B.必須向X線管兩極提供高電壓C.乳腺X線管的靶面由鎢制成D.由靶面接受高速電子的能量E.X線管產(chǎn)生的X線僅占總能量的1%左右

3、功能缺點：

時間分辨率差，不能滿足動態(tài)器官和結(jié)構(gòu)的顯示；

空間分辨率差，與常規(guī)X線屏—片系統(tǒng)比較。

4.臨床應(yīng)用：CR胸片通過后處理技術(shù)，可分別建立顯示縱隔結(jié)構(gòu)、肺內(nèi)結(jié)構(gòu)和骨骼結(jié)構(gòu)的影像。能量減影可以去除肋骨對肺組織的遮擋，對肺內(nèi)滲出性和結(jié)節(jié)性病變的檢出率都高于傳統(tǒng)的X線成像，但由于空間分辨力的不足，顯示肺問質(zhì)與肺泡病變不及傳統(tǒng)的X線圖像。CR在觀察腸管積氣、氣腹和結(jié)石等含鈣病變優(yōu)于傳統(tǒng)X線圖像。胃腸雙對比造影在顯示胃小區(qū)、微小病變和腸黏膜皺襞上，CR優(yōu)于傳統(tǒng)的X線造影。對骨結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)軟骨及軟組織的顯示優(yōu)于傳統(tǒng)的X線成像。在一張肌肉骨骼系統(tǒng)的照片上，只需曝光一次，通過后處理系統(tǒng)的處理，即可分別得到清晰的骨骼和肌肉影像。由于CR系統(tǒng)照片的空間分辨力低于傳統(tǒng)x線照片，可能會使對病變骨骼的微細結(jié)構(gòu)的觀察受到限制，但可以通過CR系統(tǒng)的直接放大攝影得到改善。14（二）DR概念：DR是在X線電視系統(tǒng)的基礎(chǔ)上利用計算機數(shù)字化處理，使模擬視頻信號經(jīng)過采樣，模/數(shù)轉(zhuǎn)換后直接進入計算機中進行存儲、分析和保存的技術(shù)。1、工作原理：（系統(tǒng)控制器、高壓X線發(fā)生器觸發(fā)）X線管→準(zhǔn)直器(定位)→人體→影像增強管(光學(xué)系統(tǒng))→攝像機→模擬視頻信號采集、模/數(shù)轉(zhuǎn)換(Analogtodigit；A/D)→

計算機中(存儲、分析、保存)。15

直接數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)（DR）DR與CR成像技術(shù)的比較（三）DSA

DSA是影像增強技術(shù)、電視技術(shù)和計算機技術(shù)與常規(guī)的X線血管造影相結(jié)合的一種新的醫(yī)學(xué)檢查方法。

1、工作原理：X線照射人體→經(jīng)影像增強器轉(zhuǎn)變成熒光圖像→將圖像處理成電子信號→輸入電子計算機→模/數(shù)轉(zhuǎn)換、放大→數(shù)字化圖像[造影劑未達欲檢部位前攝取的影像稱為蒙片(mask)，造影劑到達欲檢部位時所攝取的影像稱為被減影圖像]→mask與被減影片數(shù)據(jù)相減→血管影像數(shù)據(jù)→數(shù)/模轉(zhuǎn)換→數(shù)字減影圖像(只有血管的圖像)。

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4、DSA缺點：

碘過敏患者禁止此項檢查；

受檢者的呼吸動作、肢體活動、腸道蠕動、心臟搏動、肌肉收縮等均影響效果；

空間分辨率不如傳統(tǒng)X線技術(shù)高。20

三、造影檢查（Contrastmediaexamination)

1、普通X線檢查→人體自身組織天然對比（如胸片）→形成影像。

2、造影檢查→將對比劑引入器官內(nèi)或周圍→人為形成密度差→形成影像。造影檢查明顯擴大了X線檢查范圍。

3、對比劑分易被X線穿透和不易被X線穿透兩大類。

↓↓

陰性造影劑

陽性造影劑

↓↓氧氣、二氧化碳鋇劑、碘劑

4、對比劑引入人體內(nèi)方法有直接引入（逆行造影、經(jīng)皮肝穿等）和生理積聚（如IVP、膽道靜脈造影等），使用對比劑應(yīng)注意藥物反應(yīng)。21

探測器

高壓發(fā)生器

高電壓

球管X-ray

人體DAS

計算機

顯示

圖像后處理照相CT的進展第一代CT為一個球管加一個探測器結(jié)構(gòu)，采集方式為旋轉(zhuǎn)加平行移動式CT的進展

第五代CT掃描機(EBCT)高壓低壓滑環(huán)技術(shù)—連續(xù)旋轉(zhuǎn)螺旋體積掃描—連續(xù)取樣連續(xù)進床連續(xù)曝光體積數(shù)據(jù)應(yīng)用-高速計算機、大容量磁盤專用球管CTACTEMPRVRT螺旋CT機工作原理及特點CT的進展單層螺旋CT機：薄扇形X射線束單排探測器單一數(shù)據(jù)采集通道一個旋轉(zhuǎn)周期僅得一幅圖象多層螺旋CT機：錐形X射線束多排探測器四套數(shù)據(jù)采集通道每一個旋轉(zhuǎn)周期可得四幅圖象CT的進展CT圖像和CT值CT重疊掃描是指掃描時設(shè)置層距小于層厚，使相鄰的掃描層面有部分重疊的掃描方法。螺旋掃描又稱容積掃描，由于掃描軌跡呈螺旋狀而命名。是指X線球管和探測器連續(xù)旋轉(zhuǎn)，連續(xù)產(chǎn)生X線，連續(xù)采集產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，而被檢者隨檢查床沿縱軸方向勻速移動使掃描軌跡呈螺旋狀的掃描方式稱為螺旋掃描高分辨力掃描是指用較薄的掃描層厚(一般為1～2mm)、較小的掃描視野(FOV)、高空間分辨力算法(即骨組織重建算法)重建的一種掃描方式。造影CT檢查是指對某一器官或結(jié)構(gòu)利用陽性或陰性對比劑使其顯影，然后再行CT掃描的方法。視野(FOV)：是根據(jù)原始掃描數(shù)據(jù)重建CT斷面圖像的范圍。螺距指螺旋掃描時，X線管旋轉(zhuǎn)360°，檢查床移動的距離，以cm為單位。電子束CT又稱超高速CT。用電子槍和鎢鈀環(huán)取代了機械性旋轉(zhuǎn)的X線管，不存在熱負荷限度問題。掃描速度更快，達到毫秒水平，時間分辨率明顯提高，特別適合于心血管疾病的檢查。CT值、窗寬、窗中心CT利用計算機技術(shù)將人體組織分成2000個密度等份，以“CT值”定量，它反映組織對X線的吸收系數(shù)。每種組織的CT值不同，根據(jù)診斷需要，選擇一特定CT值范圍觀察，這個范圍就是“窗寬”，其中位CT值就是“窗中心”。85.關(guān)于體素正確的是()。A.體素是代表一定厚度的三維體積單元B.體素是二維的面積C.體素是CT圖像測量中用于表示組織密度的統(tǒng)一計量單位D.體素是由準(zhǔn)直器設(shè)定的X線束的厚度E.體素是指CT斷層圖像所代表的解剖厚度CT圖像和CT值CT值－物體密度的表示方法CT值＝1000×（μ－μ水）/μ水X光衰減率物體的密度CT值臨床診斷的重要依據(jù)水 0Hu

空氣 －1000Hu

骨 大約＋1000Hu正常組織CT值CT值系CT掃描中X線衰減系數(shù)的單位，用于表示CT圖像中物質(zhì)組織線性衰減系數(shù)(吸收系數(shù))的相對值。用亨氏單位(HounsfieldUnit)表示，簡寫為HU。

病變的CT值

組織器官產(chǎn)生各種病變,CT值亦相應(yīng)產(chǎn)生變化,然而有時病變與正常組織呈等密度時,可以應(yīng)用增強掃描來加以區(qū)別,為診斷提供重要信息。部分容積效應(yīng)空間分辨率：圖像對物體空間大小(即幾何尺寸)的分辨能力，亦稱高對比分辨力。密度分辨率：低對比分辨力(lowcontrastresolution)，即圖像對組織密度差別的分辨力。影響因素：重要因素是噪聲和信噪比，而降低噪聲和信噪比的重要條件是提高探測器的效率及X射線劑量。噪聲：系指采樣過程中接收到的一些干擾正常信號的信息，信噪比會因此而降低，主要影響圖像的密度分辨力，使圖像模糊失真。CT成像偽影來源機器偽影：探測器--環(huán)裝偽影運動偽影：自主不自主移動：條狀偽影衣物偽影：放射狀（金屬類）平掃增強CT對比增強的原理和目的原理水溶性碘造影劑經(jīng)經(jīng)脈注入，一般不與或和很少與人體血紅蛋白結(jié)合，而大量分布在血管內(nèi)，然后再進入各組織細胞外液并逐漸達到平衡。正常和病變組織的強化是由于其含碘量增加，從而局部密度增高。造影劑在某組織分布的多少，取決于組織血流量，血流速度，微血管通透性和細胞外液體積等。組織增強效果與造影劑濃度，注藥方式及掃描時間是否與組織的增強高峰時相同步有關(guān)。

CT對比增強的原理和目的目的提高病變組織與正常組織的對比度定位，定性，鑒別診斷判斷周圍組織及血管受侵情況CT的后圖像處理技術(shù)二維

MPRMIP三維

VRTVEMPR多方位重組螺旋掃描以后，常規(guī)進行的是橫斷圖像重建，把橫斷圖像的像素疊加起來回到三維容積排列上，然后根據(jù)需要組成不同方位(常規(guī)是冠狀、矢狀、斜位)的重新組合的斷層圖像，這種方法稱為多方位重組。MIP最大密度投影用于血管成像，如腦血管、腎血管等血管成像(CTA)。MIP處理后血管徑線的測量相對最可靠，目前多以此為標(biāo)準(zhǔn)來衡量血管的擴張或狹窄，而且由于能顯示不同層次的密度，可以同時觀察到血管及血管壁的鈣化，缺點是二維顯示，缺乏立體概念VRT臨床應(yīng)用可以用于血管成像，骨骼與關(guān)節(jié)以及尿路、支氣管樹、肌束的三維顯示。由于三維立體空間關(guān)系顯示良好，而且簡便容易操作．所以目前的應(yīng)用越來越廣泛。VE臨床應(yīng)用主要用于胃腸道的內(nèi)壁、血管和氣管內(nèi)