CT构造

复习1－5代CT比较CT的成像主要步骤1－5代CT比较第一代第二代第三代第四代第五代扫描方式X射线束扇角扫描时间平移-旋转平移-旋转旋转-旋转旋转-静止静止-静止单笔多笔或窄束扇形线束多笔或窄束倒置锥形-3~2621~4548~120-240~30020~1203~51~50.03~0.1主要内容•CT成像原理•CT结构组成回忆X线机组成1.主机（X射线球管、高压发生装置、控制装置、电源）2.外围设备CT成像原理CT是通过X线管环绕人体某一层面进行扫描，测得该层面中各点吸收X线的数据，然后利用计算机高速运算和图像重建原理，获得该层面图像。CT体层摄影的原理体层成像图•体层••CTnumber;CT值•Pixel象素•voxel;体素•WWandWL窗宽和窗位CT相关术语体层•受检体的一个薄层X线的吸收•单色平行X射线束通过物质时的衰减服从指数吸收规律，即：xIIe0入射X线的强度透射X线的强度线性衰减系数物质厚度衰减系数xIIe0•线性衰减系数用于表示X线穿透能力•密度大、厚重的物质线性衰减系数高；较轻、密度小的物质则低•骨的线性衰减系数相对软组织来说大的多总衰减系数•X线方向上的衰减系数总和由沿射线方向的线性衰减系数平均值决定CTnumber1000μμμCTnumber水水组织Tissue/OrganIdealCTnumber62keV72keV79keVadipose-114-101-94Blood585656Brain383636Heart242424Kidney454545muscle595756pancreas484848water000VolumeelectrondensitiescomparedtowaterandidealCTnumbers•矩阵内的象素•表现为小正方形或者CT成像中的图像单位Pixel象素Ppixel80x80128x128256x256512x512象素增加，图像质量提高Voxel体素•由于X线束宽度有限（层厚），在扫描物体时，衰减系数将在很小的体积单元里被重建，这样的体积单位成为体素。Pixelandvoxel象素和体素体素=象素面积x层厚Windowwidthandwindowlevel窗宽和窗位•如下图，ct图像中各灰度反映了不同组织对x线的吸收能力，于是人们就可以通过区分不同灰度来区分不同的组织。•但人眼只能区分60-80个灰度级的差别，如果ct值差别不大的病变就没办法区别出来，那应该怎么办？WW:表示所显示CT值的范围WL:将某一CT值对应于灰度级中心的位置，这个CT值表示窗位Windowwidthandwindowlevel窗宽和窗位•窗宽（Windowwidth用w表示）；是指显示图像所包含的CT值范围，在这个CT值范围里可以对组织结构按密度的高低从白至黑分为16个灰度等级进行观察分析。•调整窗宽主要影响对比度，窗宽大→图像层次多→组织对比减少→细节显示差。•人们发现在多数情况下，实际所需了解的只是一个较小范围CT值的变化。WindowwidthandWindowlevel窗宽和窗位•窗位（windowlevel．用L表示）也称窗中心（windowcenter，用C表示）。•由于不同组织的CT值不同，因此欲观察某一组织结构应以该组织CT值为中心进行观察。•窗位高→所观察组织的CT值也大Windowwidthandwindowlevel窗宽和窗位WL窗位固定不变•窗宽增加，对比度减小WW窗宽固定不变当窗位向高CT值移动（白），更多低能量的CT值会显示出来肺窗ComponentsofaCTscannerCT扫描仪组成CT扫描仪组成•数据采集系统•计算机及图像重建系统•图像显示、记录和存储系统数据采集系统X线管、X线高压发生器、准直器、滤过器、探测器、扫描架、扫描床、前置放大器及接口电路24Generator发生器X-raytubeＸ射线管产生Ｘ射线X-raybeamfiltered滤过Ｘ射线X-rayJourneyX线的行程filter滤过器collimator准直器collimatingthex-raybeam决定层厚X-raysinteractwithpatientＸ射线与病人发生作用Absorption吸收+Scattering散射Coherentscattering相干散射Photoelectriceffect光电效应;ComptoneffectCompton效应;Detectors探测器X-raysabsorbed吸收经过衰减后的射线高压发生器•高压发生器产生高压并将其传输到X线管，使得电子从球管灯丝到达阳极；Generatorform发生器形状•过去高压发生器是大体积的设备，安置在X线室的一角。•如今CT扫描仪使用高频发生器，它的体积更小，更紧凑，效率更高。安放在机架内部，一些扫描仪中，发生器安放在旋转架内；另一些安放在机架的一角，是固定不动的。Filters滤过器•吸收对CT成像没有贡献的软射线。从而降低患者剂量并提高射线质量。（让射线变硬）•球管滤过的低能射线，只对患者剂量有用，对图象质量无用。•当X线穿过过滤器和目标物体时，锐化放射束中能量分布，制造一致的射束硬度BeamShapingFilterCollimators准直器Purpose:目的usedforcollimatingthex-raybeamtoadesiredwidth;用于校准X线束到希望宽度Types:类型thetubecollimator(Pre-patientcollimator);球管准直器（前准直器）thedetectorcollimator(Post-patientcollimator);探测器准直器（后准直器）准直器X-RAYTUBE1MMCuFILTERBEAMLIMITTINGEARSPOSTPATIENTCOLLIMATORDETECTORSLICETHICKNESSPLATESBEAMSHAPER(NOTINTOMOM/EG)单层CT的准直器7mm5mm3mm2mm10mm(COLLIMATOR)Collimator准直器•Pre-patientcollimator前准直器Shapethebeams塑造射束Influencedbyfocussize被焦点大小影响Aidsinreductionofeffectsofpenumbrae;有助于减少半影影响•Post-patientcollimator后准直器ensureconstantbeamwidthatdetector;确保到探测器的射束宽度一致Shapesbeamalso;塑造射束helpstoremovescatter;消除散射DetectorPurpose探测器Gatherinformationbymeasuringthex-raytransmissionthroughtheobject;通过测试穿过物体的X线聚集信息Detectorresponse探测器响应Detectorelement探测器单元X-raybeamX线束与X线强度成正比的电子信号探测器使测量X线成为可能。它制造一个正比于X线强度的电流。Detectortypes探测器类型Earlydetectorsscintillatorse.g.NaCl早期探测器为闪烁晶体探测器最大探测数量低，导致扫描时间长Xenongasdetectors气体探测器气体有更高的数量效率，但是探测效率低。Modernceramicscintillators现代的陶瓷闪烁体与光敏二极管相连，提供最好的性能闪烁体探测器原理•Whenx-raysareabsorbedbythecrystal,flashesoflightareproduced.晶体吸收X线，产生光束•Thelightstrikesaphotocathode(光电阴极)，releasingelectrons;光打击光电阴极，释放出电子•Theelectronsinturncascade(极联)throughaseriesofdynodes(倍增器电极)。电子通过一系列倍增器电极顺序极联。闪烁体探测器原理•当光电子打到第一个倍增器电极时，更多的电子被击下并加速到第二个倍增器电极，激发出更多的电子。•Theactioncontinuesuntilthelastdynodeisreached.在到达最后一个倍增器电极之前，这种活动一直持续。•随着电子扩大的过程，产生大量的电子，通常是106或者更多。这些电子组成探测器的信号输出。NoteaboutScintillationdetectors•Theamountoflightproducedinthecrystalsisdirectlyproportionaltotheenergyoftheabsorbedx-rays;在晶体管中产生的光子总量直接正比于X线吸收能量•Thenumberofelectronsemittedformthephotocathode(光电阴极)isproportionaltotheamountoflightfallinguponit;光电阴极发射的电子数正比于落在上面的光子数量。Pressurisedxenongas气体Ionization电离Signal信号xenondetectors气体探测器Gasionizationdetectors气体电离探测器•Asradiationentersthedetector,itionizesthexenongasbetweenelectrodes;射线进入探测器，使电极间的氙气电离。•Duringtheisolationprocess,thepositiveionsareattractedtothenegativelychargedplate,thenegativeionsareattractedtothepositivelychargedplate;在绝缘过程中，正离子吸引负收集板，负离子吸引正收集板•Thesignalcurrentvariesdirectlywiththenumberofx-rayphotonsabsorbed;信号电流直接随X线光子吸收改变而变化。气体vs固体闪烁晶体气体探测效率高低温度特性影响大影响小颤噪效应无有饱和现象线性范围大线性范围窄散射线准直器好一般剂量利用率较好一般Gantry机架（龙门架）机架形式和运动状态直接影响采样数据的精确性和采样速度。机架必须具备倾斜功能。机架内有球管、准直器、滤过器、探测器、旋转机械、前后倾斜机构等。Gantry机架（龙门架）机架两个主要性能参数：1、孔径大小-------70CM2、倾斜角度范围-------30～+30度Gantry机架（龙门架）孔径大小倾斜角度范围扫描床扫描床的设置供安放病人进行扫描之用，由床面和底座构成。床面通常由碳素纤维做成，可减少对X线的吸收和较大的载重能力。扫描控制系统SCU•ScanControlUnit（SCU）设置在扫描机架内，其中央处理器连接在数据总线和控制总线上，接受来自主计算机的各种操作指令和向主计算机输送数据。计算机系统•CT机的计算机系统由主计算机、阵列计算机和软件组成。操作控制系统•操作台（OperatorConsole，OC）是操作员与计算机对话的工作平台。扫描参数的编辑、设定、扫描过程的控制、观察分析、病人资料的输入及机器故障诊断均在OC平台上完成。图像显示记录系统•图像显示由操作台上的显示器显示，或由工作站的显示器显示。记录系统由硬盘、外部存储器等组成。辅助储存装置可有软盘、硬盘、光盘和磁光盘等，负责储存图像数据和病人资料等。