X-CT成像原理

1、第三章第三章 X 射線計(jì)算機(jī)斷層掃描成像射線計(jì)算機(jī)斷層掃描成像 (X-ray computed tomography, X-CT) 普通普通X X射線影像的缺點(diǎn)射線影像的缺點(diǎn)X X射線穿透不同密度和厚度組織結(jié)構(gòu)后的總和投影射線穿透不同密度和厚度組織結(jié)構(gòu)后的總和投影 Computed tomography X XCTCT是運(yùn)用物理技術(shù)，以是運(yùn)用物理技術(shù)，以測定測定X X射線在人體內(nèi)的衰減系數(shù)射線在人體內(nèi)的衰減系數(shù)為基礎(chǔ)，采用為基礎(chǔ)，采用數(shù)學(xué)方法，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，求解出衰減系數(shù)值在人體某剖面上的二維分布數(shù)學(xué)方法，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，求解出衰減系數(shù)值在人體某剖面上的二維分布矩陣，轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像畫面上的灰度分布，

2、從而實(shí)現(xiàn)重新建立斷面圖像的現(xiàn)代矩陣，轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像畫面上的灰度分布，從而實(shí)現(xiàn)重新建立斷面圖像的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。X XCTCT像的像的本質(zhì)本質(zhì)是衰減系數(shù)成像是衰減系數(shù)成像指導(dǎo)思想指導(dǎo)思想：如何確定衰減系數(shù)值：如何確定衰減系數(shù)值在人體某剖面上的二維分布在人體某剖面上的二維分布31 X-CT成像原理成像原理體層、體素體層、體素體層、體素、像素體層、體素、像素體層（斷層）體層（斷層）：受檢體中的一個(gè)薄層受檢體中的一個(gè)薄層像素像素(pixel)(pixel)：構(gòu)成圖像的基本單元：構(gòu)成圖像的基本單元, ,體素的平均密度決定其灰度值。體素的平均密度決定其灰度值。 像素越多，像素就越小，畫面越細(xì)膩

3、像素越多，像素就越小，畫面越細(xì)膩 ，攜帶的生物信息量越多，攜帶的生物信息量越多體素體素（voxelvoxel) )：成像的體層分成：成像的體層分成按矩陣排列的若干個(gè)小基本體元按矩陣排列的若干個(gè)小基本體元體積：長體積：長寬寬高高一般體素的大?。阂话泱w素的大?。洪L和寬：長和寬：1 12mm2mm高（體層厚）：高（體層厚）：3 310mm10mm體素劃分：體素劃分：256256256256（=65536=65536個(gè)體素）；個(gè)體素）；512512512512（=262144=262144）一、投影采集與圖象重建一、投影采集與圖象重建掃描掃描：用用X X射線束以不同方式、按一定順序、沿不同方向?qū)w層進(jìn)

4、行投照，射線束以不同方式、按一定順序、沿不同方向?qū)w層進(jìn)行投照，并用高靈敏度的探測器接受出射并用高靈敏度的探測器接受出射X X射線的強(qiáng)度射線的強(qiáng)度 。1 1、掃描與投影、掃描與投影投影投影：投照受檢體后出射：投照受檢體后出射X X線束的強(qiáng)度；投影值的分布為投影函數(shù)線束的強(qiáng)度；投影值的分布為投影函數(shù)2 2、窄束、窄束X X射線的獲取射線的獲取準(zhǔn)直器準(zhǔn)直器：允許：允許X X射線通過的細(xì)長狹窄通道射線通過的細(xì)長狹窄通道3 3、圖象重建、圖象重建美國物理學(xué)家科馬克美國物理學(xué)家科馬克(A.M Cormack,1963)(A.M Cormack,1963)通過模擬實(shí)驗(yàn)，提出用通過模擬實(shí)驗(yàn)，提出用X X射線

5、射線投影數(shù)據(jù)重建人體斷層圖像投影數(shù)據(jù)重建人體斷層圖像的數(shù)學(xué)方法。的數(shù)學(xué)方法。像素像素二、二、CTCT成像的物理基礎(chǔ)成像的物理基礎(chǔ)IIlnx1eII0 x0注意：注意：是物體種類和是物體種類和X X射線能量的函數(shù)射線能量的函數(shù)1 1、 均勻物質(zhì)對均勻物質(zhì)對X X射線的吸收規(guī)律：射線的吸收規(guī)律： 33)(hZ光電衰減系數(shù)：2 2、 X X射線束通過非均勻物質(zhì)射線束通過非均勻物質(zhì)1 2 3 nxI0InI1 = I0e(1x)I 2= I1e(2x) In = I0e-(1 + 2+ n)xi 視為均勻視為均勻投影或PIIIIinn0n021lnx1lnx)(dx)x(P1 1、CTCT值值CTCT

6、測量并計(jì)算測量并計(jì)算 ，獲取一定數(shù)目體素的，獲取一定數(shù)目體素的值重建圖像值重建圖像 用用CTCT值來作為表達(dá)組織密度的統(tǒng)一單位。值來作為表達(dá)組織密度的統(tǒng)一單位。 以水的吸收系數(shù)（以水的吸收系數(shù)（ w w = 1 = 1 ）為標(biāo)準(zhǔn)，各組織對）為標(biāo)準(zhǔn)，各組織對X X射線的吸收系數(shù)射線的吸收系數(shù)與與水的吸收系數(shù)水的吸收系數(shù)w w的相對比值，稱為的相對比值，稱為CTCT值。值。3 3、CTCT值與灰度顯示值與灰度顯示ww KCT值K=1000 K=1000 為分度因數(shù)為分度因數(shù)CTCT值的單位是值的單位是 HuHu 或或H H（亨）（亨） 水 骨 空氣 1.0 2.0 0CT值 0 +1000 100

7、0病變病變CTCT值值 可鑒別病變的性質(zhì)可鑒別病變的性質(zhì) 如肝囊腫如肝囊腫 0 015H15H2. 灰度顯示灰度顯示CTCT值與灰度對應(yīng)值與灰度對應(yīng)腦內(nèi)出血區(qū)呈高密度影，腦內(nèi)出血區(qū)呈高密度影，CTCT值約值約454590Hu90Hu之間之間實(shí)質(zhì)性腫瘤實(shí)質(zhì)性腫瘤CTCT表現(xiàn)為表現(xiàn)為高密度影高密度影囊性腫瘤為低密度影囊性腫瘤為低密度影三、圖像重建的數(shù)學(xué)方法三、圖像重建的數(shù)學(xué)方法1、代數(shù)（迭代）重建法、代數(shù)（迭代）重建法（聯(lián)立方程組）（聯(lián)立方程組）123446461 55 413 1619 220045090033771350減基數(shù)減基數(shù)10化簡化簡基數(shù)等于所有體素特征的總和基數(shù)等于所有體素特征的總

8、和52353691212342 2、反投影法、反投影法3、濾波反投影法、濾波反投影法（Filtered back projection) 也稱為卷積反投影法也稱為卷積反投影法(convolution back projection,CBP)反投影法反投影法得到的圖像四周伴有星得到的圖像四周伴有星狀偽像；狀偽像；濾波反投影濾波反投影在反投影之前，用濾在反投影之前，用濾波函數(shù)與反投影信號相加（卷積波函數(shù)與反投影信號相加（卷積處理），消滅星狀偽影。處理），消滅星狀偽影。dttxxxx) t ()(u)()()(u表示卷積積分表示卷積積分卷積核卷積核卷積核卷積核：在：在CTCT圖像重建過程中用于濾波反

9、投影的專用函數(shù)，圖像重建過程中用于濾波反投影的專用函數(shù)， 改善像素噪聲和幾何分辨率。改善像素噪聲和幾何分辨率。32 CT掃描機(jī)的結(jié)構(gòu)掃描機(jī)的結(jié)構(gòu) 掃描架掃描架控制臺（顯示）控制臺（顯示）高壓發(fā)生器高壓發(fā)生器電源控制電源控制 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)成像系統(tǒng)的核心成像系統(tǒng)的核心掃描床掃描床一、掃描裝置一、掃描裝置掃描架掃描架 X X線管線管 探測器探測器（1 1）X X線管：線管：功率功率202060kW; 60kW; 高壓高壓8080140kVp140kVp 焦點(diǎn)焦點(diǎn)0.50.52.0mm2.0mm; ; 掃描持續(xù)時(shí)間掃描持續(xù)時(shí)間3030 60s 60s高壓氙氣探測器高壓氙氣探測器電離室在高壓下充

10、入惰性氣體氙電離室在高壓下充入惰性氣體氙優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單；單個(gè)探測器通道的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單；單個(gè)探測器通道的靈敏度相同。靈敏度相同。缺點(diǎn)：量子效率低；相鄰探測器之間缺點(diǎn)：量子效率低；相鄰探測器之間存在縫隙。存在縫隙。閃爍晶體探測器閃爍晶體探測器(NaI(NaI) )碘化鈉、碘化鈉、(CsI(CsI) )碘化銫、碘化銫、(CaF2)(CaF2)氟化鈣、氟化鈣、(BGO)(BGO)鍺酸鉍晶體等。鍺酸鉍晶體等。加入微量增光或減少余輝的物質(zhì)（鉈、加入微量增光或減少余輝的物質(zhì)（鉈、銪）銪）優(yōu)點(diǎn)：探測效率高優(yōu)點(diǎn)：探測效率高（2 2）探測器）探測器CTCT原理框圖原理框圖二、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)二、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以

11、控制計(jì)算機(jī)為中心控制和管理核心，它是中央處理系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以控制計(jì)算機(jī)為中心控制和管理核心，它是中央處理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(date acquisition system,DAS)(date acquisition system,DAS)、陣列處理計(jì)算機(jī)等、陣列處理計(jì)算機(jī)等以及機(jī)架和高壓系統(tǒng)的微處理器間的輸入、輸出的連接，通過中央處理器以及機(jī)架和高壓系統(tǒng)的微處理器間的輸入、輸出的連接，通過中央處理器(CPU)(CPU)和存儲器和存儲器(memory)(memory)完成執(zhí)行功能：完成執(zhí)行功能：1 1）控制和監(jiān)視掃描過程，將掃描數(shù)據(jù)（投影值）送入存儲器；）控制和監(jiān)視掃描過程，將

12、掃描數(shù)據(jù)（投影值）送入存儲器；2 2）CTCT值校正（插值處理）；值校正（插值處理）；3 3）控制）控制CTCT掃描等信息的傳遞掃描等信息的傳遞數(shù)據(jù)管理；數(shù)據(jù)管理；4 4）圖像重建的程序控制；）圖像重建的程序控制；5 5）故障診斷及分析等。）故障診斷及分析等。3 33 CT3 CT掃描方式與設(shè)備掃描方式與設(shè)備平移采集平移采集160160個(gè)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)據(jù)* *旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)180 180 每次掃描共采集每次掃描共采集2880028800個(gè)數(shù)據(jù)；個(gè)數(shù)據(jù)；計(jì)算計(jì)算80808080矩陣的圖像，矩陣的圖像，64006400個(gè)像素；個(gè)像素；一幅圖像約需一幅圖像約需5min5min一次檢查約需一次檢查約需35min

13、35min 。應(yīng)用范圍：腦應(yīng)用范圍：腦1 1、單束平移、單束平移旋轉(zhuǎn)方式旋轉(zhuǎn)方式 第第1 1代（代（19701970） 一、普通一、普通CT2 2、窄扇形束掃描平移、窄扇形束掃描平移旋轉(zhuǎn)方式旋轉(zhuǎn)方式 第第2 2代（代（19721972） 扇角：扇角：1 15 52020 步幅：步幅：5 51010；X X球管球管1 1個(gè)，個(gè)，檢測器檢測器20203030個(gè)個(gè)；一幅圖像需時(shí)一幅圖像需時(shí)202060 s60 s；應(yīng)用范圍：頭部應(yīng)用范圍：頭部一幅圖像需時(shí)約一幅圖像需時(shí)約 5s5s；應(yīng)用范圍：全身（心臟除外）應(yīng)用范圍：全身（心臟除外）3030606030030010001000個(gè)個(gè)3 3、廣角扇束形、

14、廣角扇束形旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)（常用）（常用） 第第3 3代（代（19761976） ：一幅圖像約一幅圖像約需需 2s2s; ; 應(yīng)用范圍：全身。應(yīng)用范圍：全身。特點(diǎn)：掃描時(shí)間短，較好消除運(yùn)動偽影。特點(diǎn)：掃描時(shí)間短，較好消除運(yùn)動偽影。40040015001500個(gè)檢測器組成個(gè)檢測器組成 靜止環(huán)形檢測器環(huán)靜止環(huán)形檢測器環(huán)4 4、反扇束形靜止、反扇束形靜止旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)（常用）（常用） 第第4 4代（代（19781978） 第三代與第四代比較第三代與第四代比較(From (From Siemens)Siemens) 傳統(tǒng)傳統(tǒng)CTCT的缺點(diǎn)：的缺點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)部分為往返旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，限制了掃描速度；旋轉(zhuǎn)部分為往返旋轉(zhuǎn)運(yùn)

15、動，限制了掃描速度；控制電路復(fù)雜；控制電路復(fù)雜；電纜長期作往返纏繞，易發(fā)生折斷，故障不易查找。電纜長期作往返纏繞，易發(fā)生折斷，故障不易查找。二、螺旋二、螺旋CT（1989）1 1、掃描方式與供電方式：掃描方式與供電方式：掃描方式掃描方式：X X線管繞被查人體勻速單向旋轉(zhuǎn)，人體勻速前進(jìn)線管繞被查人體勻速單向旋轉(zhuǎn)，人體勻速前進(jìn)掃描軌跡為螺旋曲線，故稱螺旋掃描軌跡為螺旋曲線，故稱螺旋CTCT優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：掃描速度高：掃描速度高： 減少運(yùn)動偽影減少運(yùn)動偽影無采集數(shù)據(jù)遺漏：無采集數(shù)據(jù)遺漏： 容積數(shù)據(jù)，任意位置、容積數(shù)據(jù)，任意位置、 任意方位重建圖像。任意方位重建圖像。供電方式供電方式：滑環(huán)（：滑環(huán)（sli

16、p ring) slip ring) ，碳刷在滑環(huán)上運(yùn)動完成機(jī)架旋轉(zhuǎn)部，碳刷在滑環(huán)上運(yùn)動完成機(jī)架旋轉(zhuǎn)部分與靜止部分饋電和信號傳遞，無電纜的纏繞，機(jī)架單向連續(xù)旋轉(zhuǎn)分與靜止部分饋電和信號傳遞，無電纜的纏繞，機(jī)架單向連續(xù)旋轉(zhuǎn)2) 2) 低壓滑環(huán)低壓滑環(huán)：傳遞電壓為數(shù)百伏。：傳遞電壓為數(shù)百伏。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：傳遞電壓低，易處理；高壓電纜短，損耗小。：傳遞電壓低，易處理；高壓電纜短，損耗小。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：高壓電源與：高壓電源與X X線管組合一起旋轉(zhuǎn)，增加旋轉(zhuǎn)部分重量。線管組合一起旋轉(zhuǎn)，增加旋轉(zhuǎn)部分重量。 高壓發(fā)生器高壓發(fā)生器X X線管線管高壓電纜高壓電纜低壓電纜低壓電纜1) 1) 高壓滑環(huán)高壓滑環(huán)：傳遞電壓萬伏以

17、上：傳遞電壓萬伏以上優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：高壓電源放在掃描機(jī)架外部；：高壓電源放在掃描機(jī)架外部；缺點(diǎn)缺點(diǎn)：易發(fā)生高壓放電導(dǎo)致高壓噪聲。影響數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和圖像質(zhì)量：易發(fā)生高壓放電導(dǎo)致高壓噪聲。影響數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和圖像質(zhì)量高壓高壓電源電源X X線管線管高壓電纜高壓電纜單層探測器多層探測器X X 光管X X 光管2 2、多層面掃描螺旋、多層面掃描螺旋CTCT（19981998）單層螺旋單層螺旋CTCT：線束寬度近似于層厚；線束寬度近似于層厚；多層螺旋多層螺旋CTCT：線束以線束以X X射線管為頂點(diǎn)，呈四棱錐形射線管為頂點(diǎn)，呈四棱錐形檢測器結(jié)構(gòu)檢測器結(jié)構(gòu)：單排、多排（：單排、多排（6464）、等寬、不等寬）、等寬、

18、不等寬1 1、動態(tài)空間掃描、動態(tài)空間掃描 2828個(gè)個(gè)X X線管（半圓），線管（半圓），2828個(gè)檢測器（半圓）；個(gè)檢測器（半圓）；電子開關(guān)控制輪流發(fā)射電子開關(guān)控制輪流發(fā)射X X射線脈沖束；射線脈沖束；時(shí)間時(shí)間1s1s 。應(yīng)用范圍：心、肺動態(tài)器官應(yīng)用范圍：心、肺動態(tài)器官三、超高速掃描三、超高速掃描 第第5 5代代（19871987） 2 2、電子束掃描、電子束掃描鐘形鐘形X X射線管和靜止排列的檢測器環(huán)射線管和靜止排列的檢測器環(huán)時(shí)間約時(shí)間約 10ms10ms應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍： 心、肺等動態(tài)器官心、肺等動態(tài)器官CTCT的優(yōu)缺點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1 1、真正斷面像：準(zhǔn)直系統(tǒng)準(zhǔn)直，無層面外組織結(jié)

19、構(gòu)干擾；、真正斷面像：準(zhǔn)直系統(tǒng)準(zhǔn)直，無層面外組織結(jié)構(gòu)干擾； 軟件處理重建，獲得診斷所需多方位像。軟件處理重建，獲得診斷所需多方位像。2 2、密度分辨力高：嚴(yán)格準(zhǔn)直，靈敏探測器；、密度分辨力高：嚴(yán)格準(zhǔn)直，靈敏探測器； 窗口技術(shù)，灰階可調(diào)節(jié)；窗口技術(shù)，灰階可調(diào)節(jié)； 無斷層外干擾。無斷層外干擾。3 3、可做定量分析：測量、可做定量分析：測量值，定量分析。值，定量分析。局限性：局限性：1 1、空間分辨力仍低于常規(guī)、空間分辨力仍低于常規(guī)X X線檢查；線檢查；2 2、不是所有臟器都適合、不是所有臟器都適合CTCT檢查（如空腔性臟器、胃腸道）檢查（如空腔性臟器、胃腸道）3 3、CTCT定位、定性診斷的準(zhǔn)確性

20、仍受各種因素的影響定位、定性診斷的準(zhǔn)確性仍受各種因素的影響 （病變部位、大小、性質(zhì)、病程長短）；（病變部位、大小、性質(zhì)、病程長短）；4 4、不能反映臟器的功能、生化信息、不能反映臟器的功能、生化信息 （基本上只反映解剖學(xué)方面的性質(zhì)）。（基本上只反映解剖學(xué)方面的性質(zhì)）。ww KCT值34 X-CT圖像的質(zhì)量評價(jià)圖像的質(zhì)量評價(jià)用物理學(xué)、影像學(xué)原理用物理學(xué)、影像學(xué)原理檢測、評價(jià)設(shè)備性能檢測、評價(jià)設(shè)備性能主要有：分辨率、噪聲、均勻性等參數(shù)主要有：分辨率、噪聲、均勻性等參數(shù)評價(jià)方法評價(jià)方法：在臨床應(yīng)用條件下對：在臨床應(yīng)用條件下對標(biāo)準(zhǔn)測試體模標(biāo)準(zhǔn)測試體模作斷層掃描，采集影像作斷層掃描，采集影像數(shù)據(jù)，用物理

21、學(xué)方法做數(shù)據(jù)分析處理，根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)，用物理學(xué)方法做數(shù)據(jù)分析處理，根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)的測量值相對于測量值相對于標(biāo)稱值的偏差標(biāo)稱值的偏差評定是否合格，并進(jìn)行校正、維修評定是否合格，并進(jìn)行校正、維修一、圖像的主要質(zhì)量參數(shù)一、圖像的主要質(zhì)量參數(shù)1 1、對比度及對比度分辨力、對比度及對比度分辨力對比度：對比度：不同物質(zhì)的密度差異不同物質(zhì)的密度差異XX射線透射差異射線透射差異 像素灰度間的黑白程度的對比像素灰度間的黑白程度的對比%100bbbaCTa值為兩體素之間的、定義式：設(shè)對比度分辨力（密度分辨力）：對比度分辨力（密度分辨力）： 將一定大小的細(xì)節(jié)從背景中鑒別出來的能力。將一定大小的細(xì)節(jié)從背景中鑒別出來

22、的能力。檢測方法：檢測方法：低密度體模（單位低密度體模（單位 mmmm） 影響因素：影響因素： 噪聲噪聲像顆粒度像顆粒度對比度分辨力對比度分辨力； 被照物細(xì)節(jié)被照物細(xì)節(jié)對比度分辨力對比度分辨力； X X射線劑量射線劑量信噪比信噪比對比度分辨力對比度分辨力 窗寬、窗位的選擇窗寬、窗位的選擇2 2、低對比度分辨力和高對比度分辨力、低對比度分辨力和高對比度分辨力低對比度分辨力：低對比度分辨力：細(xì)節(jié)與背景之間具有低對比度時(shí)，能使細(xì)節(jié)從背景中鑒別出來的能力。細(xì)節(jié)與背景之間具有低對比度時(shí)，能使細(xì)節(jié)從背景中鑒別出來的能力。條件：物體（細(xì)節(jié)）與均質(zhì)環(huán)境的吸收系數(shù)差別的相對值條件：物體（細(xì)節(jié)）與均質(zhì)環(huán)境的吸收系

23、數(shù)差別的相對值 1% 1% 或或 CTCT10Hu10HuX-CT: 0.5X-CT: 0.51% 1% 普通普通X X線片：線片：5% 5% 低對比度低對比度分辨力分辨力CTCT優(yōu)于優(yōu)于X X片片 低對比度分辨力高是低對比度分辨力高是X-CTX-CT的優(yōu)勢！的優(yōu)勢！原因：原因： CTCT與普通與普通x x線攝影比較線攝影比較 無重疊干擾；無重疊干擾； 高度準(zhǔn)直，散射線少；高度準(zhǔn)直，散射線少； 探測器比膠片靈敏。探測器比膠片靈敏。影響因素：影響因素： 探測器孔徑（射線采樣寬度）探測器孔徑（射線采樣寬度）空間分辨力空間分辨力 間距（采樣間隔）間距（采樣間隔） 空間分辨力空間分辨力 圖像重建算法（

24、濾波函數(shù)的選擇）。圖像重建算法（濾波函數(shù)的選擇）。高對比度分辨力：高對比度分辨力：在高對比度條件下，將一定大小的細(xì)節(jié)從背景中鑒別出來的能力。在高對比度條件下，將一定大小的細(xì)節(jié)從背景中鑒別出來的能力。條件：物體（細(xì)節(jié)）與均質(zhì)環(huán)境的吸收系數(shù)差別的相對值條件：物體（細(xì)節(jié)）與均質(zhì)環(huán)境的吸收系數(shù)差別的相對值 10%10%； 或或CTCT100Hu100Hu 3 3、空間分辨力：空間分辨力： 在高對比度條件下，鑒別兩個(gè)距離很近的微小組織或病灶的能力。在高對比度條件下，鑒別兩個(gè)距離很近的微小組織或病灶的能力。體素體素 （矩陣越大）（矩陣越大）空間分辨力空間分辨力空間分辨力取決于空間分辨力取決于檢測器有效受照

25、檢測器有效受照寬寬度（與線束度（與線束寬寬度相對應(yīng)）度相對應(yīng)）檢測器有效受照檢測器有效受照高高度（與線束度（與線束高高度相對應(yīng)）度相對應(yīng)） 空間分辨力的檢測：高密度空間分辨力的檢測：高密度測試體模測試體模 線對數(shù)線對數(shù)LP/Cm; LP/Cm; 分辨最小圓孔的直徑（分辨最小圓孔的直徑（mm) mm) 普通普通X X光片光片：0.10.10.2mm (0.2mm (膠片顆粒尺寸）；膠片顆粒尺寸）； X-CTX-CT： 1 12mm2mm核素成像核素成像： 5 510mm10mm對骨骼和胸腔等高對比度器官的檢查，對骨骼和胸腔等高對比度器官的檢查，X XCTCT尚不能代替普通尚不能代替普通X X光攝

26、影光攝影圖像中可觀察到的光密度的隨機(jī)變化。圖像中可觀察到的光密度的隨機(jī)變化。X X光機(jī)噪聲主要由三個(gè)來源：光機(jī)噪聲主要由三個(gè)來源：量子統(tǒng)計(jì)噪聲量子統(tǒng)計(jì)噪聲(92%)(92%)：X X光量子統(tǒng)計(jì)漲光量子統(tǒng)計(jì)漲落在照片上記錄的反映；落在照片上記錄的反映；散射噪聲：主要是康普頓散射線；散射噪聲：主要是康普頓散射線；系統(tǒng)電子學(xué)的熱噪聲系統(tǒng)電子學(xué)的熱噪聲圖像表現(xiàn)：斑點(diǎn)、細(xì)粒、網(wǎng)紋、雪花點(diǎn)圖像表現(xiàn)：斑點(diǎn)、細(xì)粒、網(wǎng)紋、雪花點(diǎn)信噪比信噪比(signal to noise ratio, SNR)(signal to noise ratio, SNR)評價(jià)指標(biāo)評價(jià)指標(biāo)NSSNR 圖像信號幅度圖像信號幅度噪聲幅度噪

27、聲幅度噪聲對低對比度的結(jié)構(gòu)影響較明顯噪聲對低對比度的結(jié)構(gòu)影響較明顯 4、圖像噪聲與、圖像噪聲與X射線劑量射線劑量12nTCCTi（量子）噪聲表示給定區(qū)域的各（量子）噪聲表示給定區(qū)域的各CTCT值值對其平均值的變化量（由探測器檢測對其平均值的變化量（由探測器檢測到的到的X X線數(shù)量的波動引起）。是一種線數(shù)量的波動引起）。是一種隨機(jī)的干擾信號。隨機(jī)的干擾信號。高劑量掃描高劑量掃描極低劑量掃描極低劑量掃描03/hDwBcw w：像素大小；：像素大??；h h：斷層厚度：斷層厚度：D D0 0：最大皮膚劑量：最大皮膚劑量( (只要診斷許可，盡量采用大劑量條件）只要診斷許可，盡量采用大劑量條件）C C：描

28、述劑量效率的常數(shù)；：描述劑量效率的常數(shù)；B B：射線衰減（性能）因數(shù)：射線衰減（性能）因數(shù)噪聲標(biāo)準(zhǔn)差噪聲標(biāo)準(zhǔn)差在掃描野中，均質(zhì)體各局部在在掃描野中，均質(zhì)體各局部在CTCT圖像上顯示出圖像上顯示出CTCT值得一致性值得一致性勻質(zhì)體各局部區(qū)域平均勻質(zhì)體各局部區(qū)域平均CTCT值值 偏離程度偏離程度均勻性均勻性影響因素：圖像噪聲；影響因素：圖像噪聲；X X射線束硬化射線束硬化5 5、均勻性、均勻性測量中央和邊緣取五個(gè)面積相等的測量中央和邊緣取五個(gè)面積相等的ROIROI的的CTCT值；值；計(jì)算兩兩之間計(jì)算兩兩之間CTCT值的最大偏離值的最大偏離CTCTm m#本例本例 CTm#=3.7HU國際評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：國際評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)： CTm# 5HU- 1.0- 2.10.5- 1.3- 3.26 6、空間分辨力、對比度分辨力、噪聲、均勻度和、空間分辨力、對比度分辨力、噪聲、均勻度和X X射線劑量之間的關(guān)系射線劑量之間的關(guān)系X X射線劑量一定：體