CT成像技术概述

CT（ComputedTomography，CT）：计算机体层摄影

CT发明的时间：年4月，亨斯菲尔德（Houndsfield）和安普鲁斯一起，在英国放射学研究会上宣读了关于CT的第一篇论文。同年11月，在芝加哥北美放射年会（RSNA）上也宣读了他们的论文，向世界宣布CT的诞生。

亨斯菲尔德于年获得了与工程学诺贝尔齐名的McRobert奖，年亨斯菲尔德和考迈克一起获得了诺贝尔医学生理学奖。

CT应用范围：主要用于医学影像对疾病的诊断；CT几乎可包括人体的任何一个部位或器官；密度分辨力高，可分辨人体组织内微小的差别，使影像诊断的范围大大扩展；也可作穿刺活检；帮助制订放射治疗计划和放疗效果评价；可做各种定量计算工作，如心脏冠状动脉钙化和锥体骨矿密度的测量；三维成像图像质量高，协助临床诊断和指导颌面部手术。

CT优点：真正的断面图像；密度分辨力高；可作定量分析；可作图像后处理。

密度分辨力高的原因：CT的X射线束透过物体到达检测器经过严格的准直，散射线少；采用了高灵敏度的、高效率的接收介质；利用对灰阶的控制，可根据诊断需要，随意调节适合人眼视觉的观察范围。

CT的缺点：极限分辨力仍低于普通X线摄影；CT定位定性诊断只能是相对比较而言，其准确性受各种因素的影响（CT对体内小于1cm的病灶，常常漏诊，在定性方面，也受病变的部位、大小、性质、病程的长短、患者的体型和配合检查等因素影响）；CT只反映了解剖学方面的情况，较少有脏器功能和生化方面的信息。

20世纪80年代末螺旋CT发明之前，CT的发展通常以代称呼，而螺旋CT出现后，则不再以代称呼。

第一代CT：平移+旋转1°，属头颅专用机，固定阳极，笔形束

第二代CT：旋转+平移，小扇形束，固定阳极。

第三代CT：改变扫描方式，旋转+旋转，宽形扇形束，探测器数目-个，旋转阳极。

第四代CT：只有X线管的旋转，探测器不动，扇形角50°-90°，探测器数目-，反扇束扫描。

第五代CT：电子束CT，x线放射部分包括电子枪、偏转线圈、处于真空中的半圆形钨靶。

螺旋CT扫描机架是连续、单向旋转，单层螺旋扫描时间为1秒，多层缩短至0.27秒。

CT的发展趋势：年超高速扫描的第五代CT-电子束应用于临床，用电子束代替了机械运动扫描。

年，滑环技术应用于CT设备，实现了单方向连续旋转扫描。

年螺旋扫描方式问世，

年出现双层螺旋CT，

年推出4层CT，

年推出16层CT，

年64层CT投入使用，

年西门子推出双源和双探测器CT，

年推出层CT，

年GE推出能谱CT

4层CT扫描时间缩短到周/0.5s，16层CT缩短至周/0.42s，64层则周/0.27s。0.33s

4层CT横向分辨力达到0.5mm，纵向分辨力1.0mm；16层横向为0.5mm，纵向为0.6mm，基本达到各向同性；64层螺旋横向和纵向分别为0.3mm和0.4mm。

多平面重组可做为横断面图像的补充。

CT透视扫描仪：一种连续扫描、连续成像的CT装置（第三代CT基础上发展起来的）；临床用来经皮穿刺活检；采用60°数据替代方法重建（60°新扫描数据和°旧扫描数据）；剂量控制主要采用床下球馆和专用的X线滤线器。

CT透视：x线管电流（mA）30-50，管电压：80-Kvp，CT透视模式，可加专用的滤线器，能使患者辐射剂量减少50%。

螺旋CT采用数据内插算法，该算法能去除检查床移动产生的运动伪影，而实时CT透视连续扫描不采用内插法，所以伪影在所难免。

电子束CT(EBCT)主要目的：用于心脏这类动态器官的高分辨力成像。

电子束CT与非螺旋CT相比有三大差别：电子束CT是基于电子束偏转技术产生X射线，而并非使用通常的X射线管；没有扫描机架的机械运动；和非螺旋CT相比，图像获得的方式有本质上的差别。

电子束CT有三种扫描方式：连续扫描模式、触发扫描模式和容积扫描方式。

动态空间重建扫描的优化：与常规血管造影相比，可减少大约20%的射线曝光量；可减少X线对比剂的用量，通常1-2ml/kg；采用任意侧注射对比剂，可观察双侧心脏血流的情况；经尸解证实，解剖结构测量的精确性可达95%；减少了假阳性率；时间分辨力高，可用于心、肺血管的动态显示和测量。

移动CT扫描仪：非螺旋CT，只是球管、探测器同时移动。（属于第三代）

微型CT扫描仪：球管的焦点、输出功率较小；扫描野小；空间分辨力高；扫描时间相对较长；采用平板探测器。

双源CT扫描仪：常见部位扫描速度是0.33s，最大扫描范围是cm，扫描机架孔径为78cm，各向同性的空间分辨力≤0.4mm，使用高分辨力技术可达到0.24mm。

双源CT两套X线发生器系统由一体化的高压发生器控制，并可分别调节两套系统的Kv和mAs。

双源CT的两个X线管既可同时工作，也可分别使用。

双源CT的另一个性能特点是可利用两个X线管发射不同的能量。如骨骼和对比剂在80kV时，骨骼CT值为HU，对比剂为HU；当能量提高到kV时，骨骼的CT值降低为HU，而对比剂降低为HU。

利用双能量的临床意义：对血管和骨骼进行直接减影；可对某些组织如肿瘤组织进行特征性识别；对人体的体液成分进行识别。

CT基本结构

x线的发生装置：高压发生器、x射线管、冷却系统、准直器、滤过器/板

高压发生器（Kvp范围：80-kv，管电流：20-mA，常用三相脉冲，电压波动范围应小于1%。）

CT的x射线管结构与常规x线机的x射线管相同，但额定功率较常规x射线管稍大。

固定x线管用于第一、二代CT机中；旋转阳极用于第三、四代CT机中。

产热量单位：1HU=1J

冷却系统有三种水冷却、风冷却和水风冷却。水冷却效果最好，但装置复杂、结构庞大；风效果最差；水风介于两者之间，是新型CT机多采用的方式。

准直器有两个作用：调节CT扫描层厚；减少患者的辐射剂量和改善CT图像的质量。（前准直器安装在x线管端，一般都远离x线管，主要控制辐射剂量；后准直器位于探测器端，主要控制层厚）。

滤过器/板作用：吸收低能量x射线。

x线检测器装置：探测器、模数/数模转换器、数据采集系统。

探测器作用：接收x射线辐射并将其转换为可供记录的电信号。必须具有转换效率、响应时间、动态范围、稳定性。

响应时间：两次x线照射之间探测器能够工作的间隔时间长度。

动态范围：在线性范围内接收到最大信号与能探测到的最小信号的比值

固体探测器优点：灵敏度高，有较高的光子转换效率。

缺点：相邻探测器之间存在缝隙，x线利用率低；余辉较长，易产生伪影；最后是整个探测器阵列中各个探测器不一致，造成误差影响成像质量

气体探测器优点：稳定性好、响应时间快、几何利用率高、无余辉。

缺点：吸收效率低。

固体转换效率约95%，几何效率约40%-50%；气体探测器几何效率约95%，转换效率约45%。

模数和数模转换器有两个重要的参数---精度和速度；精度和分辨力有关

数据采集系统是位于探测器与计算机之间的电子器件，主要作用：射线束测量，包括通过人体后的衰减射线和未通过人体的参考射线；将这些数据编码成二进制数据；将这些二进制数据送往计算机。

机械运动装置包括：扫描机架、滑环、扫描床。

CT机架孔径为70cm，倾斜角度为±12°-±30°。

滑环传导分为高压滑环和低压滑环。

高压滑环一般采用小型、高频发生器，且高压发生器不安装在旋转机架上，极易导致高压噪声，影响图像质量。（球管连续旋转，高压发生器不转）

低压滑环的x线发生器必须装入扫描机架内，要求体积小、功率大的高频发生器。大多数厂家都采用低压滑环。（高压发生器和球管为组合式，一起旋转）

在滑环结构上，固定部分是前端存储器、计算机和初级高压发生器。旋转部分是x线球管、探测器系统和次级高压发生器。

扫描床绝对误差不允许超过±0.5mm，一些高档CT机可达±0.25mm。

以往CT计算机系统属于通用小型计算机，但随着发展，现在CT机包括螺旋CT都采用微型计算机。图像重建时，一般与主计算机相连，其本身不独立工作，与主计算机并行工作。

在硬件设置上，硬盘、磁带和光盘等是分列的。通常一次扫描后，由于数据采集系统采集的原始数据先存储于硬盘的缓冲区，经重建处理后在存入硬盘的图像存储区。

一般一幅xx字节的CT图像约需要0.52MB的存储空间。

CT成像依据:x线吸收衰减特性。

射线能量：60、84、Kev水相对应的线性衰减系数：0.、0.、0.

对应单位：x能量-Kev半值层-mm直线衰减系数-m-1质量衰减系数-m2/kg波长-nm

x线诊断中，人眼对影像密度识别范围为0.25-2.0之间。

CT图像动态显示范围大，是因为CT图像可作窗宽窗位调节。

影响CT空间分辨力的因素：重建矩阵

薄层估算重建是图像显示前的数据计算方法。

同一部位，层厚越大，密度分辨力越高，层厚越薄则密度分辨力降低，空间分辨力提高。

CT检查时，采用靶扫描方式：减少患者x线剂量。

光盘容量M，可存储CT图像（0.5M/幅）的幅数：0

CT机房温度应该在18-22℃，湿度40%-65%

CT值标准差变大，意味着图像噪声增加。

距离测量标尺误差范围：1mm以内

引起噪声的主要原因：射线光子数量不足。

接上一个，公式错了：当量剂量：SI单位J·kg-1，称为希沃特（SV）曾用雷姆（rem）1Sv=1J·kg-11Sv=mSv