醫(yī)學(xué)成像技術(shù)第232和233節(jié)

醫(yī)學(xué)成像技術(shù)第232和233節(jié)第1頁/共46頁后處理功能的實現(xiàn)：

測得的CT值作為數(shù)據(jù)文件存儲在存儲器內(nèi)，根據(jù)實際需要對其進(jìn)行再加工和再處理，利用編制的計算機內(nèi)的后處理軟件來實現(xiàn)，從而獲取滿意的合適的圖象，滿足臨床診斷的要求。常用的窗口技術(shù)作用：

1.在圖像的任何位置上測量和顯示該位置的CT值

2.任意選擇感興趣區(qū)域

3.在感興趣區(qū)域內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)評價

4.測量距離、角度、計算面積和體積

5.同時存儲幾個測量區(qū)

6.圖像畫面內(nèi)以某一基線做出鏡面像

7.圖像位移、旋轉(zhuǎn)

8.圖像的放大和縮小，多幅圖像畫面顯示

9.圖像相加和相減

10.圖像過濾返回第2頁/共46頁1.窗口技術(shù)

1CT值→1灰度-1000-+1000H，全白-全黑，2000個灰度等級人眼灰度差＞60H才可分辨→33個黑白等級?

窗口技術(shù)：彌補人眼靈敏度，充分表現(xiàn)生物信息

定義：CT機放大某段范圍的灰度，把人體中與被測組織的CT值范圍相對應(yīng)的灰度范圍定為放大的灰度范圍，其上限為全白，下限為全黑，放大或增強了局部灰度范圍內(nèi)不同灰度之間黑白對比的程度

窗口：被放大或增強的灰度范圍窗寬WW：放大范圍的上下限之差=CTmax-Ctmin

窗位WL:放大灰度范圍的平均值（中心值）=CTmax+CTmin/2

第3頁/共46頁例:觀察腦部血液(CT值12HU)及凝血(CT值56～76HU)

窗寬=CTmax－CTmin=80－0=80HU上限灰度為80HU,下限灰度為0HU則1）窗口(Window)技術(shù)第4頁/共46頁（a）軟組織窗W=350,L=40（b）肺窗W=1500，L=-600雙窗技術(shù)用兩種窗寬窗位，以便觀察不同CT值范圍的組織。1）窗口(Window)技術(shù)第5頁/共46頁顯示灰階:膠片只能顯示有限的黑白級別，CT機根據(jù)顯示人體不同組織的CT值范圍，在顯示器上設(shè)置與之相對應(yīng)的灰度分級.對應(yīng)CT值范圍的灰度分級黑白對比度大(小)窗寬窄(寬)CT值范圍小(大)灰階跨度小(大)利于顯示密度差別小(大)的組織,如腦組織（肺、骨）窗寬窗位-500-300-10001000窗寬、窗位及顯示灰階

灰階我們以肝臟CT為例說明窗寬窗位的選擇對圖像的影響。第6頁/共46頁（肝組織為50-70HU）第7頁/共46頁第8頁/共46頁16＝62.5第9頁/共46頁第10頁/共46頁第11頁/共46頁常用的窗口技術(shù)單窗雙窗法：設(shè)計兩種窗寬窗位（骨窗、軟組織窗、肺窗）SIGMA窗自適應(yīng)窗第12頁/共46頁單窗CT值的窗口處理第13頁/共46頁CT值的窗口處理雙窗：可以同時觀察兩種CT值相差很大的不同組織的情況。雙窗之間要在斷層的平面區(qū)域之間劃出界限，否則會導(dǎo)致混淆。SIGMA窗：CT值到灰度值的映射曲線類似反轉(zhuǎn)的∑。可以認(rèn)為是雙窗的一種變種。需要由有經(jīng)驗的醫(yī)生診斷鑒別。自適應(yīng)窗：單窗的分段實現(xiàn)，可以同時觀察兩種CT值差別很大的不同組織，而且不會出現(xiàn)區(qū)域的混淆。采用的方法是在單窗的基礎(chǔ)上棄除沒有診斷價值的一段CT值范圍。第14頁/共46頁第15頁/共46頁肺窗縱隔窗第16頁/共46頁2.圖像的再加工處理加減過濾放大或縮小直方圖處理第17頁/共46頁定義：獲得圖象的數(shù)字矩陣以后，根據(jù)需要采用不同的數(shù)學(xué)模式進(jìn)一步處理的方法基本原理：在處理圖像矩陣的每一像素值時，都要考慮該像素與鄰近像素的關(guān)系，并通過不同的數(shù)學(xué)計算得出該像素的新的數(shù)值。例平滑濾波：E′=邊緣增強濾波：E′=等ABCDEFGHIE’返回第18頁/共46頁?

圖像放大：圖像數(shù)字矩陣顯示圖像矩陣，無放大或縮小圖像數(shù)字矩陣選出一部分→擴展到原來的顯示矩陣→圖像放大→數(shù)據(jù)與矩陣不對應(yīng)（數(shù)據(jù)的間斷）→圖像粗糙

解決辦法：數(shù)據(jù)插值法（兩點平均插值）插值→小數(shù)據(jù)矩陣→增多了矩陣數(shù)據(jù)→數(shù)據(jù)矩陣對應(yīng)→圖像平滑?

圖像縮小：數(shù)字矩陣多于顯示矩陣

解決方法：數(shù)據(jù)壓縮法

返回

第19頁/共46頁§2.3.2傳統(tǒng)X-CT掃描方式CT設(shè)備的系統(tǒng)部件掃描裝置：X射線管，掃描床，檢測器，掃描架（圖3-13）掃描方式：定位平掃和斷層掃描已有的幾種掃描方式

1.單束平移/旋轉(zhuǎn)（T/R）方式

2.窄扇形束掃描平移-旋轉(zhuǎn)方式

3.旋轉(zhuǎn)/旋轉(zhuǎn)方式

4.靜止-旋轉(zhuǎn)掃描（S/R）方式

5.高速掃描下一頁第20頁/共46頁CT設(shè)備的系統(tǒng)部件掃描機架和病床X射線系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)計算機以及顯示系統(tǒng)照相系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)第21頁/共46頁

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(dataacquisitionsystem，DAS)包括探測器、緩沖器、積分器和A／D轉(zhuǎn)換器等組成。探測器(detector)，是一種能量轉(zhuǎn)換裝置。兩種基本類型氣體和固體探測器。收集電離電荷的氣體探測器固體探測器：閃爍晶體探測器。第22頁/共46頁氣體探測器結(jié)構(gòu)原理圖如圖所示。CT機上所用的氣體探側(cè)器多采用化學(xué)性能穩(wěn)定的惰性氣體氙氣(Xenon，符號Xe)或氪氣(Krypton，符號Kr)等。氣體探測器穩(wěn)定性好，幾何利用率高，但光子轉(zhuǎn)換率低，因此通常使用高壓氣體(10—15個大氣壓)，提高氣體分子密度，增加電離幾率，增強靈敏度。

第23頁/共46頁閃爍晶體探測器：利用某些晶體受射線照射后發(fā)光的特性制成的，組成部分是閃爍晶體，光導(dǎo)及光電倍增管等，結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。常用的閃爍晶體有碘化鈉(NaI)、碘化鉑(CsI)、鍺酸鉍(BGO)等。BGO具有殘光少，轉(zhuǎn)換效率高，易加工不易潮解，不易老化，性能穩(wěn)定等優(yōu)點，因而被很多種CT機所采用。返回第24頁/共46頁返回第25頁/共46頁

定位平掃：是指掃描架不動，受檢者移動通過X射線的照射區(qū)（定位照）。檢測器接受穿過人體后的X射線，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)并由計算機進(jìn)行圖像重建。這種方式得到的圖像與普通的X射線攝影得到的影像是一樣的，是二維重疊圖像，而不是斷層圖像，這種圖像用于定位圖像，以確定斷層掃描中的掃描斷層位置。返回第26頁/共46頁

斷層掃描：掃描機架按照一定的掃描方式繞受檢對象運動一周，如旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個斷層切片。在掃描機架運動過程中X射線源曝光，檢測器檢測到X射線，計算機采集、處理并進(jìn)行圖像重建，這樣就得到受檢者某一斷層位置的切片圖像選擇適當(dāng)?shù)膶雍窈蛯游?，?jīng)多次掃描就可以獲得一系列無重疊的二維圖像返回第27頁/共46頁T/R方式第一代CT掃描：平行射線束遞增掃描裝置:x射線管，檢測器第28頁/共46頁特點

單一的射線源和射線檢測器。做兩種運動

1.射線源和檢測器沿著垂直兩者的連線方向做平行移動，此時的數(shù)據(jù)是根據(jù)一組平行的射線進(jìn)行測量得到的（同步平移直線掃描）。

2.當(dāng)平移完一個指定的體層后，同步掃描系統(tǒng)轉(zhuǎn)過一個角度（1°）然后再對同一指定體層進(jìn)行平移同步掃描，如此，直到掃描系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)到與初始位置成180°為止?

缺點：射線利用率低，速度慢，一個體層掃描約5分鐘，只適用于做無運動器官掃描，如頭部.返回第29頁/共46頁窄扇形束掃描平移旋轉(zhuǎn)方式第二代CT掃描：扇形束遞增掃描裝置：x射線管+6-30個探測器=同步掃描系統(tǒng)特點：X線管發(fā)出窄扇形射線束(3°-15°)→x射線源和檢測器陣列平行移動→6-30個探測器同時采樣得到影像數(shù)據(jù)→平移-旋轉(zhuǎn)方式→依次掃描獲得多個掃描數(shù)據(jù)

第30頁/共46頁優(yōu)點：

1.掃描速度加快，平移掃描步長增加，每個方向平移的次數(shù)減少，掃描系統(tǒng)每次旋轉(zhuǎn)角度增加（10°），圖像重建速度加快

2.完成一個體層需10秒，可實現(xiàn)除心臟器官以外的各器官的掃描成像?

缺點：探測器排列成直線，扇形束的中心射束和邊緣射束測量值不等，有偽影，須校正。返回第31頁/共46頁R/R方式第三代CT：扇形束旋轉(zhuǎn)掃描裝置:X射線管+128-576個探測器，可在掃描架內(nèi)滑動的緊密圓形弧特點：

1.射線源與檢測器同步旋轉(zhuǎn)運動，兩者張角30°-40°寬扇形射線束能覆蓋整個受檢體（重建區(qū)域），區(qū)別與平移。

2.扇形束中心射束和邊緣射束到檢測器的距離相等，測量差異減少，掃描一次可得一個方向全部數(shù)據(jù)，不需直線平移(360°)。第32頁/共46頁?

優(yōu)點：射線源和檢測器陣列的組合圍繞掃描對象旋轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)由大量的射線組來獲取。射線利用率高，可靠性較好，某體層的掃描時間約1秒?

缺點：為防止同步旋轉(zhuǎn)掃描運動產(chǎn)生環(huán)形偽像（不同檢測器差距，通道不一致或不穩(wěn)定時或未能及時進(jìn)行矯正時出現(xiàn)），需對每個探測器的靈敏度差異進(jìn)行校正，第四代中得到克服。返回第33頁/共46頁S/R方式第四代CT：固定旋轉(zhuǎn)掃描裝置：射線管+600-2000個探測器（固定靜止檢測器環(huán)）張角：30°-50°寬扇形射線束，旋轉(zhuǎn)掃描特點：

1.檢測器排列成圓環(huán)狀并且固定不動，射線源在探測器環(huán)內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動。

2.射線源運動時，每個光源到檢測器的直線形成了一組發(fā)散的射線，使得檢測器陣列與射線源所張開的角能夠包含整個掃描區(qū)域。

3.每個探測器所得的投影值，相當(dāng)于以其為焦點，由射線管旋轉(zhuǎn)掃描一個扇形面而獲得(圖b)(反扇形束掃描)。

4.臨床應(yīng)用中，通常是順時針旋轉(zhuǎn)一次，然后再逆時針旋轉(zhuǎn)一次。第34頁/共46頁

?

分類：

?

優(yōu)點：

一個檢測器上獲得多個方向的投影數(shù)據(jù)，能克服寬扇形束掃描由于檢測器差異造成的環(huán)形偽影，掃描速度也有所提高。普通S/R：射線管旋轉(zhuǎn)軌道在固定探測器圓環(huán)內(nèi)圖3-16章動-旋轉(zhuǎn)N/R方式：射線管旋轉(zhuǎn)軌道在檢測器環(huán)外返回

射線管沿軌道作圓周運動時，檢測器環(huán)在自身中心軸上根據(jù)射線管的位置做微小變動

缺點：

整個檢測器環(huán)都要進(jìn)行章動，機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜

第35頁/共46頁Third&FourthGenerations(FromPicker)(FromSiemens)返回第36頁/共46頁不能連續(xù)掃描第37頁/共46頁高速掃描第五代CT優(yōu)點：更好的適應(yīng)動態(tài)器官的掃描分類：空間動態(tài)掃描和電子束掃描兩種與前幾代區(qū)別：取消了射線管和檢測器之間的同步掃描機械運動，利用電子控制的非機械運動式同步掃描，掃描速度大大提高

返回

第38頁/共46頁電子束掃描（超高速）裝置：大型鐘型X射線管+靜止排列檢測器環(huán)第39頁/共46頁工作過程：

X射線管電子槍發(fā)射電子束→聚焦線圈、偏轉(zhuǎn)線圈→電子束高速360°旋轉(zhuǎn)→圓形靶→靶的圓周上各點依次產(chǎn)生不同方位的扇形X線束→準(zhǔn)直器→受檢體→衰減射線束→檢測器環(huán)→檢測出來自不同方位上的投影值真空泵靶環(huán)掃描床電子槍電子束聚焦線圈偏轉(zhuǎn)線圈X線束電子束掃描方式第40頁/共46頁E-BeamCTScannerSpeed:50,100msThickness:1.5,3,6,10mmECGtriggercardiacimages(FromImatron美創(chuàng))第41頁/共46頁

與反扇形掃描方式（第四代）掃描方式差別：

X射線束的旋轉(zhuǎn)掃描由可控的偏轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的電子束的高速旋轉(zhuǎn)撞擊靶環(huán)而產(chǎn)生，是非機械運動優(yōu)點：掃描時間小于10毫秒，可用于心肺掃描，最有前途返回第42頁/共46頁各代CT比較第一代第二代第三代第四代