X線、CT成像基礎(chǔ)課件(PPT 53頁)

1、影像成像基礎(chǔ)知識(shí)1第1頁，共53頁。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：0.0310.008nm X線的特征 X射線成像原理 計(jì)算機(jī)X線攝影（CR） 直接數(shù)字化X線攝影系統(tǒng)（DR）第2頁，共53頁。 X射線的產(chǎn)生影響X射線穿透性主要因素：管電壓 第3頁，共53頁。X線的特征X射線與物質(zhì)間的相互作用（1）X射線的穿透作用。(x線成像) 其貫穿本領(lǐng)的強(qiáng)弱與物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān) 第4頁，共53頁。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(qiáng)器中的輸入屏和輸出屏都是利用

2、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)。 第5頁，共53頁。 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(huì)產(chǎn)生電離和激發(fā)，使細(xì)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(gè)特性可充分應(yīng)用在腫瘤放射治療中。第6頁，共53頁。第7頁，共53頁。 X射線成像原理 人體不同密度組織與X線成像的關(guān)系 第

3、8頁，共53頁。 X射線成像原理 人體不同厚度組織與X線成像的關(guān)系 密度和厚度的差別是產(chǎn)生影像對(duì)比的基礎(chǔ)，是X線成像的基本條件第9頁，共53頁。 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(Routine examination) （一）透視(Fluoroscopy) 1、簡便、經(jīng)濟(jì)、快速、多角度轉(zhuǎn)動(dòng)觀察、動(dòng)態(tài)； 2、影像空間分辨率差； 3、影像細(xì)節(jié)顯示欠清，不利于防護(hù)，無永久記錄。（二）普通X線攝影（Plain film radiography)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(fèi)時(shí)。10第10頁，共53頁。（三）、

4、特殊檢查（Special examination)1、體層攝影（Tomography) (1)分縱斷體層及橫斷體層（已淘汰）； (2)縱斷體層2、高千伏攝影 (High kilovolt photography) (1)120KV (2)常用于胸部、心臟、胸 部腫塊的檢查。 11第11頁，共53頁。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(xì)微病變211.關(guān)于X線產(chǎn)生的敘述，錯(cuò)誤的是( )。A.必須有高速電子流由陰極向陽極行進(jìn)B.必須向X線管兩極提供高電壓C.乳腺X線管的靶面由

5、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12第12頁，共53頁。二、數(shù)字X線成像檢查計(jì)算機(jī)X線攝影（CR）數(shù)字X線成像數(shù)字X線攝影（DR）數(shù)字減影血管造影（DSA） （一）CR 與X線區(qū)別：IP成像板 1、工作原理：X線管照射人體 X線成像信息的成像板（Imaging plate；IP） 信息讀出處理 數(shù)字式平片影像。 2、功能優(yōu)點(diǎn)： 信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息； 能提高圖像密度分辨、顯示功能 圖像后處理 降低輻射劑量； 圖像存檔與傳輸系統(tǒng)13第13頁，共53頁。3、功能缺點(diǎn)：時(shí)間分辨率差，不能滿足動(dòng)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

6、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(duì)肺組織的遮擋，對(duì)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(duì)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(duì)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(huì)使對(duì)病變骨骼的微細(xì)結(jié)構(gòu)的觀

7、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第14頁，共53頁。（二）DR概念：DR是在X線電視系統(tǒng)的基礎(chǔ)上利用計(jì)算機(jī)數(shù)字化處理，使模擬視頻信號(hào)經(jīng)過采樣，模/數(shù)轉(zhuǎn)換后直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行存儲(chǔ)、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(qiáng)管(光學(xué)系統(tǒng)) 攝像機(jī) 模擬視頻信號(hào)采集、模/數(shù)轉(zhuǎn)換(Analog to digit；A/D) 計(jì)算機(jī)中(存儲(chǔ)、分析、保存)。15第15頁，共53頁。 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 第16頁，共53頁。第17頁，共53頁。（三）DSADSA是影像增強(qiáng)技術(shù)、電視技術(shù)

8、和計(jì)算機(jī)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(qiáng)器轉(zhuǎn)變成熒光圖像 將圖像處理成電子信號(hào) 輸入電子計(jì)算機(jī) 模/數(shù)轉(zhuǎn)換、放大 數(shù)字化圖像造影劑未達(dá)欲檢部位前攝取的影像稱為蒙片(mask)，造影劑到達(dá)欲檢部位時(shí)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)。 18第18頁，共53頁。 3、DSA優(yōu)點(diǎn)：圖像消除了骨骼和軟組織結(jié)構(gòu)；采集快速，隨意重放；同一部位可重現(xiàn)減影或不減影影像；可存盤（save)或通過同步錄像或多幅照相機(jī)或刻錄機(jī)將影像 永久保留；可實(shí)時(shí)將透視像放大1-4倍，也可根據(jù)

9、診斷需要將存盤影像重 新調(diào)出（load)； 能動(dòng)態(tài)觀察血管在造影各期中的表現(xiàn)； 應(yīng)用數(shù)字減影技術(shù)，可將造影劑稀釋減量；數(shù)字減影有描繪血管圖（Road map）19第19頁，共53頁。4、DSA缺點(diǎn)：碘過敏患者禁止此項(xiàng)檢查；受檢者的呼吸動(dòng)作、肢體活動(dòng)、腸道蠕動(dòng)、心臟搏動(dòng)、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第20頁，共53頁。三、造影檢查（Contrast media examination)1、普通X線檢查 人體自身組織天然對(duì)比（如胸片） 形成 影像。2、造影檢查 將對(duì)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(kuò)大了X線檢查范圍。3、對(duì)比劑分易被X線穿透

10、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(duì)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(duì)比劑 應(yīng)注意藥物反應(yīng)。21第21頁，共53頁。原理：CT 斷層裝置是利用 X 線管 ,圍繞人體的長軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)照射 ,并于對(duì)側(cè)設(shè)置檢測(cè)器吸收通過人體的不同衰減的 X 線 ,并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送入電腦 ,進(jìn)行處理 ,重建成圖像后在監(jiān)視器上 (CRT) 顯示出橫斷面圖像 ,亦可再建構(gòu)成矢狀、冠狀面等圖像。第二章 CT成像基礎(chǔ)第22頁，共53頁。 探 測(cè) 器 高 壓 發(fā) 生 器 高 電 壓 球 管 X-ray 人 體 D A S

11、計(jì) 算 機(jī) 顯 示 圖像后處理 照相 第23頁，共53頁。CT的進(jìn)展第一代CT為一個(gè)球管加一個(gè)探測(cè)器結(jié)構(gòu)，采集方式為旋轉(zhuǎn)加平行移動(dòng)式第24頁，共53頁。在1989年，由于滑環(huán)技術(shù)的運(yùn)用，使連續(xù)旋轉(zhuǎn)成為可能，從而奠定了螺旋掃描方式的基礎(chǔ)。第25頁，共53頁。CT的進(jìn)展 第五代CT掃描機(jī)(EBCT)第26頁，共53頁。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(jìn)床連續(xù)曝光體積數(shù)據(jù)應(yīng)用-高速計(jì)算機(jī)、大容量磁盤專用球管CTACTEMPRVRT螺旋CT機(jī)工作原理及特點(diǎn)CT的進(jìn)展第27頁，共53頁。單層螺旋CT機(jī)：薄扇形X射線束單排探測(cè)器單一數(shù)據(jù)采集通道一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期僅得 一幅圖象多層螺旋CT機(jī)：錐形

12、X射線束多排探測(cè)器四套數(shù)據(jù)采集通道每一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期可得 四幅圖象CT的進(jìn)展第28頁，共53頁。CT圖像和CT值象素和體素高密度 低密度 等密度CT圖像的構(gòu)成第29頁，共53頁。CT圖像和CT值第30頁，共53頁。CT重疊掃描 是指掃描時(shí)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(cè)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(dòng)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12mm)、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

13、的一種掃描方式。造影CT檢查 是指對(duì)某一器官或結(jié)構(gòu)利用陽性或陰性對(duì)比劑使其顯影，然后再行CT掃描的方法。第31頁，共53頁。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(shí)，X線管旋轉(zhuǎn)360，檢查床移動(dòng)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(jī)械性旋轉(zhuǎn)的X線管，不存在熱負(fù)荷限度問題。掃描速度更快，達(dá)到毫秒水平，時(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)將人體組織分成2000個(gè)密度等份，以“CT值”定量，它反映組織對(duì)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

14、，這個(gè)范圍就是“窗寬”，其中位CT值就是“窗中心”。第32頁，共53頁。第33頁，共53頁。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(cè)量中用于表示組織密度的統(tǒng)一計(jì)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第34頁，共53頁。CT圖像和CT值CT值物體密度的表示方法CT值1000（水）/水X光衰減率物體的密度CT值臨床診斷的重要依據(jù)水0 Hu 空氣1000Hu 骨大約1000Hu第35頁，共53頁。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

15、收系數(shù))的相對(duì)值。用亨氏單位(Hounsfield Unit)表示，簡寫為HU。第36頁，共53頁。 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(shí)病變與正常組織呈等密度時(shí) ,可以應(yīng)用增強(qiáng)掃描來加以區(qū)別 ,為診斷提供重要信息。第37頁，共53頁。第38頁，共53頁。部分容積效應(yīng)第39頁，共53頁?？臻g分辨率：圖像對(duì)物體空間大小(即幾何尺寸)的分辨能力，亦稱高對(duì)比分辨力。密度分辨率：低對(duì)比分辨力(low contrast resolution)，即圖像對(duì)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(cè)器的效率及X射線劑量

16、。噪聲：系指采樣過程中接收到的一些干擾正常信號(hào)的信息，信噪比會(huì)因此而降低，主要影響圖像的密度分辨力，使圖像模糊失真。 第40頁，共53頁。第41頁，共53頁。CT成像偽影來源機(jī)器偽影：探測(cè)器-環(huán)裝偽影 運(yùn)動(dòng)偽影：自主不自主移動(dòng)：條狀偽影衣物偽影：放射狀（金屬類）第42頁，共53頁。平掃 增強(qiáng)第43頁，共53頁。CT對(duì)比增強(qiáng)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(jìn)入各組織細(xì)胞外液并逐漸達(dá)到平衡。正常和病變組織的強(qiáng)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(xì)胞外液體

17、積等。組織增強(qiáng)效果與造影劑濃度，注藥方式及掃描時(shí)間是否與組織的增強(qiáng)高峰時(shí)相同步有關(guān)。 第44頁，共53頁。CT對(duì)比增強(qiáng)的原理和目的目的提高病變組織與正常組織的對(duì)比度定位，定性，鑒別診斷判斷周圍組織及血管受侵情況第45頁，共53頁。CT的后圖像處理技術(shù)二維 MPR MIP三維 VRT VE 第46頁，共53頁。MPR多方位重組螺旋掃描以后，常規(guī)進(jìn)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。第47頁，共53頁。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(cè)量相對(duì)最可靠，目前多以此為標(biāo)準(zhǔn)來衡量血管的擴(kuò)張或狹窄，而且由于能顯示不同層次的密度，可以同時(shí)觀察到血管及血管壁的鈣化，缺點(diǎn)是二維顯示，缺乏立體概念第48頁，共53頁。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。第49頁，共53頁。VE臨床應(yīng)用 主要用于胃腸道的內(nèi)壁、血管和氣