CT維修技術(shù)課件

CT原理及維修診斷技術(shù)高級(jí)培訓(xùn)班CT技術(shù)（3）一、CT圖像性能指標(biāo)圖像性能指標(biāo)

從技術(shù)或物理的角度來(lái)看，一臺(tái)CT機(jī)的決定性參數(shù)是圖像的質(zhì)量。

因此評(píng)價(jià)CT圖像的質(zhì)量必須要有客觀的依據(jù)?？茖W(xué)工作者為了評(píng)價(jià)一臺(tái)CT機(jī)在醫(yī)學(xué)診斷上性能的好壞，對(duì)CT機(jī)圖像質(zhì)量提出了幾個(gè)指標(biāo)。它們分別是：噪聲、空間分辨力，密度分辨力、層厚、CT值線性性、均勻性、劑量等等。一、CT圖像性能指標(biāo)(一)空間分辨力1、空間分辨力的定義空間分辨力在CT機(jī)中有時(shí)又稱為幾何分辨力或高對(duì)比度分辨力。它是指在高對(duì)比度的情況下鑒別細(xì)微結(jié)構(gòu)的能力，也即顯示最小體積病灶或結(jié)構(gòu)的能力。在評(píng)價(jià)CT圖像質(zhì)量的時(shí)候，經(jīng)常首先考慮空間分辨力。一、CT圖像性能指標(biāo)2、影響空間分辨力的因素主要有：檢測(cè)器單元的孔徑：

孔徑尺寸越小，越有可能提供高的空間分辨力。這就意味著增加檢測(cè)器個(gè)數(shù)，將導(dǎo)致增加設(shè)備的復(fù)雜性。空間采樣間隔(每360度的采樣次數(shù))：受探測(cè)器轉(zhuǎn)換效率的限制。一、CT圖像性能指標(biāo)

卷積函數(shù)形式：

用不同的算法來(lái)改變斷面的空間分辨力，對(duì)比空間分辨力時(shí)不能把增強(qiáng)算法和非增強(qiáng)算法放在一起比較。重建影像的象素尺寸：

通常CT圖像矩陣是2562或5122，高檔

CT機(jī)已開(kāi)始選用10242矩陣。像素要小于測(cè)量系統(tǒng)所能分辨的物體的細(xì)節(jié)，否則像點(diǎn)數(shù)將會(huì)限制CT圖像的分辨力。一、CT圖像性能指標(biāo)X射線管焦點(diǎn)大?。?/p>

焦點(diǎn)小的X射線管產(chǎn)生窄的X射線，產(chǎn)生較清晰的圖像細(xì)節(jié)，大焦點(diǎn)用于滿足最大熱容量時(shí)的要求。一、CT圖像性能指標(biāo)

線對(duì)（linepair）：由一根線條和一個(gè)間距組成，且間距的寬度等于線條的寬度，以一毫米寬度范圍內(nèi)的線對(duì)數(shù)表示。Mx4000/Mx6000:11lp/cm@10%3、度量CT機(jī)的空間分辨力的方法(1)線對(duì)法測(cè)量

一、CT圖像性能指標(biāo)

(2)分辨成排圓孔法此測(cè)試方法模塊一般采用有機(jī)玻璃或塑料制成，在模塊材料內(nèi)有幾排以高密度物質(zhì)填充的孔穴，它們的大小不同，每組圓孔按彼此間的中心距離等于該組圓孔直徑的兩倍的方式排列，在每組孔旁邊已標(biāo)注分辨力的數(shù)值。

一、CT圖像性能指標(biāo)4.空間分辨力的測(cè)量方法：(1)測(cè)試工具：空間分辨力測(cè)試模塊

(2)測(cè)試步驟：

a、使模塊軸線與掃描層面垂直并處于掃描野中心；

b、用標(biāo)準(zhǔn)頭部掃描條件進(jìn)行掃描；

c、調(diào)整窗寬和窗位等條件，使圖像達(dá)到最清晰狀態(tài)，確定其對(duì)應(yīng)的線對(duì)數(shù)；(3)結(jié)果分析：確定每幅圖像目測(cè)的極限分辨力，如有必要可放大圖像來(lái)識(shí)別。

一、CT圖像性能指標(biāo)

2、密度分辨力的主要限制因素是噪聲：常常用噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)表示它。然而固有噪聲只有在沒(méi)有偽影的圖像中才有可能測(cè)量。如劑量增加四倍，噪聲才能減少一半；如噪聲不變，象素寬度減少一半，則劑量要增加八倍；如噪聲不變，斷層厚度降為一半時(shí)，劑量要增加兩倍。所以分辨力應(yīng)限制在病理學(xué)所必需的合理范圍內(nèi)，否則病人的射線負(fù)荷太大。一、CT圖像性能指標(biāo)3、對(duì)比度分辨力測(cè)試方法(1)測(cè)試工具：傳統(tǒng)方法是采用一個(gè)帶有許多孔的圓柱形模型，通過(guò)對(duì)孔注入不同密度的物質(zhì)來(lái)改變孔與周?chē)膶?duì)比度，因?yàn)椴煌奈镔|(zhì)可以具有不同的射線衰減能力。

例如：Mx4000/6000:3.%一、CT圖像性能指標(biāo)(2)測(cè)試原理：低對(duì)比度物體的能見(jiàn)度主要受到圖像噪聲的幅頻特性的限制。物體密度對(duì)比度可以簡(jiǎn)單地用圖像中相鄰兩區(qū)域的CT平均值的差來(lái)表示。一、CT圖像性能指標(biāo)(四)斷層厚度、靈敏度剖面和劑量剖面

根據(jù)美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的質(zhì)量保證要求，層厚是CT機(jī)質(zhì)量保證檢測(cè)的月檢項(xiàng)目，因?yàn)樗P(guān)系到Z軸分辨力等重要參數(shù)。

CT機(jī)的斷層厚度是通過(guò)調(diào)節(jié)準(zhǔn)直器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。探測(cè)器組的準(zhǔn)直器孔徑必須小于探測(cè)器的探測(cè)孔徑。在采用相同的mA、kV、掃描時(shí)間成像時(shí)，探測(cè)器的光子數(shù)隨著層厚的加寬而呈線性地增加。

一、CT圖像性能指標(biāo)

如把層厚從lmm增大到3mm，則探測(cè)器得到的光子數(shù)也將增加3倍。當(dāng)探測(cè)器x射線光子數(shù)增加時(shí)，重建圖像的噪聲將減小(信噪比增加)。但小的層厚可以改善空間分辨力，并且可以減小容積效應(yīng)偽影。

一、CT圖像性能指標(biāo)2、層厚的測(cè)量方法(1)測(cè)量工具：

美國(guó)體模實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)的Catphan體模是掃描體模中斜置一金屬絲，然后用幾何投影原理（斜面法）來(lái)測(cè)量層厚。二、偽影1．偽影定義：它是在實(shí)際物體被掃描時(shí)，重建后的圖像中出現(xiàn)了在實(shí)物中不存在的成分。這些異常影像降低了圖像質(zhì)量，甚至影響對(duì)病變的診斷。

二、偽影

雖然在理論上可以證明，假如一個(gè)物體在所有角度上的投影都已知的話，則其橫斷面就能被正確地重建，然而在許多情況下，物理測(cè)量不能夠正確地獲得投影數(shù)據(jù)，這樣導(dǎo)致最后的重建圖像產(chǎn)生偽影。二、偽影2．偽影的產(chǎn)生原因、類型及解決方法

分析和判斷偽影的形成原因，認(rèn)識(shí)偽影的各種特征，才能迅速排除問(wèn)題，最大限度的減少因偽影而產(chǎn)生誤診的機(jī)會(huì)。

CT圖像的偽影按其產(chǎn)生原因主要分為硬件系統(tǒng)故障或誤差因素和人為因素兩類。二、偽影

依照CT的構(gòu)成，硬件故障或誤差因素偽影大致來(lái)自以下幾個(gè)方面：(1)Ｘ線掃描系統(tǒng)：包括高壓部分、Ｘ線球管、濾線裝置等。Ｘ線輸出不穩(wěn)定或是不能均勻排布都會(huì)引起數(shù)據(jù)的紊亂，引起偽影如：

Housfield偽影(條狀偽影)；

X射線硬化而引起的偽影(帽狀偽影)；散射效應(yīng)引起的偽影；二、偽影Housfield偽影：

圖像上的高密度物質(zhì)區(qū)域產(chǎn)生較嚴(yán)重的條狀偽影。消除方法:

提高X射線強(qiáng)度以提高信噪比，減少測(cè)量誤差。X射線管老化,輻射量下降,就會(huì)使圖像質(zhì)量惡化,實(shí)際上是投影數(shù)據(jù)信噪比下降。這時(shí)應(yīng)更換新的X射線管。以保證圖像質(zhì)量。二、偽影(2)數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)：包括探測(cè)器、通道放大板、A/D轉(zhuǎn)換板、控制和傳輸系統(tǒng)等，引起的偽影如：

部分體積效應(yīng)偽影；檢測(cè)器靈敏度變化和不一致性偽影(環(huán)狀偽影)；空間采樣頻率不夠高偽影(混淆偽影)；邊緣梯度偽影(條紋偽影)；幾何未校準(zhǔn)偽影；二、偽影部分體積效應(yīng)引起的偽影

產(chǎn)生原因:同一個(gè)檢測(cè)器上有一半高密度的檢測(cè)數(shù)據(jù)，而另一半為低密度的檢測(cè)數(shù)據(jù),輸出信號(hào)不能準(zhǔn)確地反映人體某一體積的真實(shí)密度，用這樣數(shù)據(jù)重建出來(lái)的圖像所產(chǎn)生的偽影稱為部分體積效應(yīng)偽影。

解決方法:通常采用減小檢測(cè)器面積例采用薄層掃描和正確擺放病人的體位等方法來(lái)減少部分體積效應(yīng)對(duì)圖像的影響

二、偽影環(huán)狀偽影

產(chǎn)生原因:每個(gè)探測(cè)器與X射線管的相對(duì)位置是不變的，檢測(cè)器靈敏度的變化和不一致性極易產(chǎn)生環(huán)狀偽影。

解決方法:提高探測(cè)器的穩(wěn)定性和一致性。利用CT機(jī)中專門(mén)配備有校正檢測(cè)器性能的軟件進(jìn)行空氣校正。二、偽影邊緣增強(qiáng)偽影

產(chǎn)生原因:與系統(tǒng)分辨力和卷積頻率特性有關(guān),通常由參數(shù)設(shè)定不正確引起。

解決方法:根據(jù)系統(tǒng)性能來(lái)設(shè)定參數(shù)。二、偽影混淆偽影：

產(chǎn)生原因:

空間采樣頻率不夠高產(chǎn)生的混淆造成

解決方法:

通過(guò)減少線束間隔降低掃描速度或是提高探測(cè)器采樣頻率來(lái)消除。二、偽影幾何未校準(zhǔn)：

產(chǎn)生原因:重建數(shù)據(jù)的位置誤差，在平行線束掃描的掃描器會(huì)產(chǎn)生偽影，在旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)中，會(huì)降低空間分辨力

解決方法:可通過(guò)軟件造表校正或機(jī)械校準(zhǔn)來(lái)消除。二、偽影(3)數(shù)據(jù)重建系統(tǒng),引起的偽影如：

產(chǎn)生原因:

采樣線束有限寬度內(nèi)衰減變化不連續(xù)引起

解決方法:

可以使用硬化的x射線束來(lái)減少這一偽影。二、偽影

人為因素所致偽影分運(yùn)動(dòng)偽影和異物偽影兩種：運(yùn)動(dòng)偽影在掃描過(guò)程中，如果病人體位發(fā)生變化，可造成圖像數(shù)據(jù)排列紊亂，重建圖像結(jié)構(gòu)模糊，無(wú)法分辨。運(yùn)動(dòng)偽影又分為自主運(yùn)動(dòng)偽影和生理性運(yùn)動(dòng)偽影。二、偽影自主運(yùn)動(dòng)是指那些患者可以控制的運(yùn)動(dòng)，如呼吸運(yùn)動(dòng)、體位移動(dòng)等。生理性運(yùn)動(dòng)是隨機(jī)的，不能由患者自主控制，如心臟血管搏動(dòng)、胃腸蠕動(dòng)等。消除方法是提高CT掃描速度使器官的不自主運(yùn)動(dòng)相對(duì)于掃描速度慢得多而忽略。另一方面要爭(zhēng)取病人的合作。二、偽影異物偽影主要為密度差別極大的物體如金屬和人體組織一起掃描時(shí)所造成，偽影的特點(diǎn)是沿著高密度物體呈放射狀排列。有時(shí)圖像上不一定能直接看到目標(biāo)異物，但只要仔細(xì)觀察偽影的放射狀排列方向，即能找到異物的來(lái)源。二、偽影掃描條件不當(dāng)造成的偽影

CT檢查時(shí)，選用的掃描參數(shù)不當(dāng)，如掃描參數(shù)設(shè)定過(guò)低等，亦可產(chǎn)生偽影。例如氣體探測(cè)器的性能與氣壓有關(guān)，而氣壓又與溫度有關(guān)，如果條件未能達(dá)到規(guī)定，就會(huì)出現(xiàn)偽影。有些CT機(jī)不但對(duì)室溫有嚴(yán)格要求，對(duì)電源電壓也有相應(yīng)的要求，若電源電壓過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使探測(cè)器也會(huì)出現(xiàn)偽影。三、噪聲任何成像的方法都不會(huì)沒(méi)有噪聲。圖像噪聲的存在，掩蓋或降低了圖像中某些特征的可見(jiàn)度。大家知道CT噪聲中主要是由X線被探測(cè)器記錄到的量子數(shù)目漲落造成的量子噪聲,但像素噪聲的產(chǎn)生也對(duì)圖像質(zhì)量有影響,降低噪聲有利于減小圖像可見(jiàn)度的損失，對(duì)提高密度分辨率尤為重要。三、噪聲1．噪聲定義：噪聲是反映CT性能的一種技術(shù)指標(biāo)。是指均勻物質(zhì)影像中給定區(qū)域CT值對(duì)其平均值的隨機(jī)漲落，其數(shù)值可用給定區(qū)域CT值的標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，即某一確定區(qū)域內(nèi)CT值偏離平均值的程度。三、噪聲標(biāo)準(zhǔn)偏差：是一種量度數(shù)據(jù)分布的分散程度之標(biāo)準(zhǔn)，用以衡量數(shù)據(jù)值偏離算術(shù)平均值的程度。標(biāo)準(zhǔn)偏差越小，這些值偏離平均值就越少。三、噪聲2．噪聲的表現(xiàn)形式：

CT圖像中包含有某些直觀的噪聲。它的存在使圖像中出現(xiàn)斑點(diǎn)、細(xì)粒、網(wǎng)紋、雪花狀或結(jié)構(gòu)異常等。這些在圖像中出現(xiàn)的噪聲結(jié)構(gòu)在很大程度上會(huì)影響觀看CT圖像的人在評(píng)價(jià)時(shí)對(duì)清晰度的印象。粗顆粒狀的噪聲會(huì)使觀察者產(chǎn)生不清晰的感覺(jué)，

相反，細(xì)顆粒狀的噪聲反而會(huì)使觀察者誤認(rèn)為圖像很清晰。三、噪聲3．影響噪聲的因素在比較CT機(jī)裝置的性能時(shí)，僅看表示噪聲大小的CT值的標(biāo)準(zhǔn)誤差并不能說(shuō)明問(wèn)題，必須與斷層面的幾何分辨力、斷層厚度、劑量以及測(cè)試物體的衰減性能(厚度、材料)聯(lián)系起來(lái)考慮。三、噪聲

操作者在某種程度上可以改變影響圖像噪聲值的一些因素。如果為了降低噪聲而改變這些因素時(shí)，可能會(huì)在其他方面影響圖像質(zhì)量，或者增加患者的照射量。噪聲在很大程序上取決于輻射劑量，它與劑量的平方根成反比。無(wú)論改變體素的大小或者改變x射線束產(chǎn)生的照射量，都會(huì)改變?cè)肼曀?。三、噪?1)劑量對(duì)噪聲的影響：噪聲是影響密度分辨力的主要因素，噪聲在很大程序上取決于輻射劑量，它與劑量的平方根成反比。一般如果劑量增加四倍，噪聲才能減少一半；如果噪聲不變，也就是說(shuō)患者照射量的減少，是以增加量子噪聲為代價(jià)，還可能降低圖像的可見(jiàn)度。反過(guò)來(lái)說(shuō)為了降低了圖像噪聲，就需要更大的曝光量。因此，在具體的使用中，應(yīng)兼顧這兩個(gè)因素。三、噪聲(2)象素對(duì)噪聲的影響：象素越大，噪聲越低，也即可以通過(guò)增加象素(體素)的大小來(lái)減小噪聲，另外象素寬度減少一半，則劑量要增加八倍；但是，我們知道象素增大，也會(huì)增大圖像模糊度和降低圖像細(xì)節(jié)的可見(jiàn)度。因此人們很少通過(guò)增大象素來(lái)減少噪聲。三、噪聲(3)層厚對(duì)噪聲的影響：層厚是構(gòu)成體素的一個(gè)線度，所以它也會(huì)影響圖像噪聲。如果噪聲不變，斷層厚度降為一半時(shí)，劑量要增加兩倍。因此，層厚越薄，噪聲水平越高，但是，薄的層厚可以產(chǎn)生較清晰的細(xì)節(jié)和較小的部分體積偽影。所以在選用成像因素時(shí)，對(duì)于層厚還要作出合理的兼顧。三、噪聲(4)窗口設(shè)置對(duì)噪聲的影響：

CT圖像中噪聲的可見(jiàn)度與觀察圖像時(shí)所用的窗口設(shè)置有關(guān)。窗口小，對(duì)比度提高，但也使噪聲的對(duì)比度和可見(jiàn)度增加。三、噪聲(5)算法對(duì)噪聲的影響：用于CT圖像中的一些數(shù)學(xué)過(guò)濾器能夠通過(guò)圖像的平滑或者模糊來(lái)減少圖像噪聲。這主要是由圖像噪聲的相關(guān)性決定的。在CT圖像中，像點(diǎn)的噪聲有相關(guān)性，即一個(gè)像點(diǎn)的噪聲與圖像中的其他像點(diǎn)是相關(guān)的。出現(xiàn)這種情況的原因是CT機(jī)中的每個(gè)衰減測(cè)量值對(duì)每個(gè)像點(diǎn)都有作用，盡管其權(quán)值大小不同。三、噪聲CT機(jī)中的平滑算法就是提高了各個(gè)象素點(diǎn)之間的相關(guān)性，使每個(gè)象素點(diǎn)與它們周?chē)膮^(qū)域有交融的情況，結(jié)果使噪聲的隨機(jī)結(jié)構(gòu)趨于平滑，并使它不易看清楚。平滑算法降低了噪聲。而銳化算法則提高了各個(gè)象素點(diǎn)之間的非相關(guān)性，但銳化算法提高了噪聲。三、噪聲5、噪聲的測(cè)量方法(1)測(cè)量工具：水模。(2)測(cè)量原理：觀察噪聲對(duì)低對(duì)比度的影響。(3)測(cè)試步驟：

a、以標(biāo)準(zhǔn)頭部掃描條件掃描水模的均勻?qū)樱?/p>

b、以窄窗寬檢查影像觀察圖像；

c、將1cm2的ROI置于掃描模體影像中心，記下象素值的標(biāo)準(zhǔn)偏差δ；

d、則噪聲N=δ×0.1％；(4)結(jié)果分析：測(cè)量結(jié)果應(yīng)與廠家指標(biāo)比較。四、受檢者劑量受檢者劑量這一參數(shù)必須給予充分地重視。在CT機(jī)的設(shè)計(jì)中，必須注意保證病人接受的劑量盡可能被有效地利用并在安全范圍之內(nèi)。因此，設(shè)計(jì)者必須在病人的劑量與改進(jìn)分辨力或改進(jìn)鑒別小密度差別的能力這兩方面進(jìn)行折中考慮。

四、受檢者劑量CT機(jī)X射線束結(jié)構(gòu)和X射線管運(yùn)動(dòng)與普通X射線機(jī)的明顯區(qū)別，病人接受劑量分布與普通X射線機(jī)照射截然不同。普通X射線機(jī)照射過(guò)程中劑量接收面積大，但一般劑量集中在皮膚表面，而CT掃描由于射線源在不斷地旋轉(zhuǎn)，使劑量分布比較均勻，而且由于層厚的限制，劑量的接收面比較窄。四、受檢者劑量1．軸向劑量分布曲線(A)和靈敏度剖面線(B)：在理想狀態(tài)下，這兩條曲線應(yīng)當(dāng)重疊，并呈高斯形狀，就不會(huì)存在由于半影效應(yīng)而導(dǎo)致的劑量損失了。其全值半高寬等于層厚。但由于散射等效應(yīng)的存在，使得層厚和曲線A沿掃描平面產(chǎn)生變化。曲線A總比曲線B要寬，這說(shuō)明總是有一部分劑量穿過(guò)人體組織未被探測(cè)器探測(cè)到而損失了。造成兩條曲線不一致的原因是曲線A由前準(zhǔn)直器決定，而曲線B除此之外，還后準(zhǔn)直器有關(guān)系。

四、受檢者劑量2、影響CT劑量的參數(shù)(1)x射線管電壓：管電壓增加，劑量也增加，主要表現(xiàn)在增加深部與體表層劑量比值上。(2)x射線管電流：管電流增加，劑量呈正比性增加。(3)掃描時(shí)間：掃描時(shí)間增加，劑量呈正比增加；對(duì)于脈沖x線，曝光時(shí)間遠(yuǎn)小于設(shè)置的掃描時(shí)間。(4)過(guò)濾：增加過(guò)濾可減少劑量，并增加深部與表面劑量比值。四