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CT成像基本原理、CT技術和指標

嘉峪檢測網(wǎng) 2019-01-11 09:36

X射線計算機體層攝影（X-ray computed tomography, CT ）又稱“計算機體層攝影”，就是利用X射線對人體進行一層一層的斷層掃描，再根據(jù)人體內(nèi)各種組織對X射線的吸收差異，即測定X射線在人體內(nèi)的衰減系數(shù)為基礎，采用一定的數(shù)學方法，經(jīng)過計算機處理，得出該層面內(nèi)的衰減系數(shù)值在人體內(nèi)的二維分布矩陣，并轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像湖面上的灰度分布，從而實現(xiàn)建立斷層圖像的現(xiàn)代醫(yī)學成像技術。

CT的歷史

1895年，德國物理學家倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線。這是人們第一次透過皮膚看到體內(nèi)骨骼，由此形成了新的學科——放射診斷學，并奠定了醫(yī)學影像學的基礎。

常規(guī)X射線攝影以及后來出現(xiàn)的各種數(shù)字化X射線成像技術，是人體三維結(jié)構的二維重疊顯示，會造成人體內(nèi)部組織影像互相重疊，不易分辨出病灶的確切位置和細節(jié)。此外，常規(guī)X射線攝影對于吸收系數(shù)很接近的組織如肝臟、胰腺中的病變難以區(qū)分，這些部位在臨床上被視為常規(guī)X射線診斷的盲區(qū)。

1914年，俄國學者K.maenep依照運動產(chǎn)生模糊的理論，首先提出體層攝影的理論。

CT成像基本原理、CT技術和指標

1917年，奧地利數(shù)學家Radon提出了圖像重建理論的數(shù)學方法。

1930年意大利的Vallebona開始將體層攝影的有關理論和它的使用方法應用于臨床并取得了很好的臨床效果，1947年率先取得了以人體為模型的橫斷面影像。

1961年美國神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)生Oldendorf根據(jù)“旋轉(zhuǎn)-平移”實驗提出了電子計算機X射線體層技術的理論。

美國物理學家A.M.Cormack發(fā)明了簡單的CT模擬裝置。

1968年英國工程師Hounsfild與神經(jīng)放射學Ambrose共同協(xié)作設計，于1972年由英國EMI公司制造了用于頭部掃描的電子計算機X射線體層裝置并在英國放射學會學術會議山公之于世，稱EMI掃描儀。

1974年在Montreal召開的第一次國際專題討論會上正式將這種檢查方法稱作電子計算機體層攝影（computed tomography,CT）。

CT的發(fā)明被認為是自1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線以來，在放射醫(yī)學、醫(yī)學物理和相關學科領域里，最偉大的發(fā)明。為此，Hounsfield和Cormack獲得了1979年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。

CT成像基本原理

CT成像的幾個基本概念

體層

指受檢體中的一個薄層，又稱之為斷層，此斷層的兩個表面可粗略視為平行的平面。CT建立一幅圖像的掃描過程中，受檢體中被X射線束投射的部分就是此斷層。

像素

構成圖像的基本單元。是具有一定分辨能力的感光點。對于二維圖像來說，像素就是圖像平面的面積元，按一定的大小和一定的坐標人為地劃分。圖像劃分的像素數(shù)越多，像素就越小，畫面就越清晰，攜帶的生物信息量就越大。

體素

指在掃描野中按照一定的大小和一定的坐標人為劃分的小體積元。對劃分好的體素進行空間的編碼，即形成對編好序號的體素陣列。劃分的方案有多種，如256*256、320*320、512*512

線性衰減系數(shù)

CT本質(zhì)上是一種利用X射線穿透人體后的衰減特性作為診斷依據(jù)的成像裝置。

CT值

相對于水的衰減計算出來的衰減系數(shù)稱為CT值。為了紀念CT的發(fā)明者，將CT值的單位指定為Hounsfield單位（HU）。

圖像重建

CT中將采集的各個剖面數(shù)據(jù)（也叫原始數(shù)據(jù)）通過計算機計算獲得圖像的過程叫圖像重建。

CT技術和指標

窗寬和窗位

CT圖像的像素值范圍為4096，所以可以顯示4096個灰度級，但是人眼最多只能識別64個灰度級。所以在圖像顯示時，一般只顯示感興趣的一段CT值，這段CT值范圍叫窗寬，其中心位置的值叫窗位。大于窗寬的CT值在顯示時都為白色，小于窗寬的CT值顯示為黑色。通過調(diào)節(jié)窗寬和窗位可以使圖像顯示出不同的細節(jié)，有利于圖像的診斷。CT中的這種圖像顯示技術稱為窗口技術。

空間分辨率

也叫高對比度分辨率，是指圖像中對比度最大（CT值最大和最?。┑膬牲c之間的分辨能力，即CT對空間兩點的辨別能力，常用mm或線對數(shù)/cm表示。

密度分辨率

低對比度分辨率。是指分辨對比度較?。–T值之差下小于10HU）的物體微小差別的能力，也即描述不同人體組織物理密度的微小差別的能力。常用百分單位表示，通常CT機的密度分辨率為0.3%～2%/平方厘米

偽影

在圖像中存在，但在實際物體中并不存在的那部分圖像；CT圖像中，偽影的出現(xiàn)可以表現(xiàn)為一個虛假結(jié)構（像混雜偽影、線束硬化偽影、運動偽影和局部容積偽影）或CT值錯誤。

CT主要技術指標

掃描時間

指完成一次數(shù)據(jù)采集X射線穿透人體所持續(xù)的時間；螺旋CT的掃描時間指限定掃描架旋轉(zhuǎn)360度的時間。

掃描方式

指球管和探測器的運動方式。螺旋CT屬于螺旋掃描方式，有低壓滑環(huán)和高壓滑環(huán)之分。

斷層厚度

指掃描切片的厚度，有0.5mm、1mm、2mm、5mm、10mm之分。在掃描時可以選擇。

重建時間

在主計算機的控制下，將原始數(shù)據(jù)重建成顯示圖像的數(shù)據(jù)矩陣所需要的時間。

重建矩陣

指將原始數(shù)據(jù)計算出的CT圖像的矩陣大小。早期有256*256，現(xiàn)在常為512*512，高的又怒1024*1024

探測器數(shù)目

第三代陣列探測器或第四代環(huán)形探測器的數(shù)目。

CT對腦部、頸部、縱隔、肺、胸壁、經(jīng)皮穿刺檢查、大血管、脊椎、后腹膜、肝、脾、腎、胰、腎上腺、子宮、卵巢、膀胱、異物等軟組織病變、侵犯程度以及病變位置的確認有很好的臨床應用價值。CT不僅對疾病的診斷有幫助，還有助于疾病的治療計劃的實施，特別是放射治療計劃的制訂。

來源：器械之家

CT成像基本原理、CT技術和指標

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