第三章--X射线计算机断层成像(X-CT)2008

第三章X射线计算机断层成像（X-CT）11917年奥地利数学家Radon1972年英国第一台X-CT机理论证明X射线可重建二维断层或三维图像检查脑组织1979年英国豪斯费尔德美国阿伦马克生理学或医学诺贝尔奖第三章X射线计算机断层成像(X-CT)第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）21979生理学或医学诺贝尔奖第三章X射线计算机断层成像(X-CT)英国豪斯费尔德美国阿伦马克MR和ECT等各种CT成像与X-CT图像重建类似第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）3第一节X-CT的基础知识第二节传统X-CT的扫描方式第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第五节螺旋CT第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像(X-CT)第三章X射线计算机断层成像（X-CT）4第一节X-CT的基础知识一、断层与解剖断面二、体素(voxel)与像素(pixel)三、扫描(scanning)与投影(projection,P)四、CT图像重建的数理基础五、CT值与灰度显示第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）5普通X射线摄影X-CT断层图像示意图X射线断面重叠像非重叠像X射线底片检测器X射线管第一节X-CT的基础知识第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）6第一节X-CT的基础知识X-CT断层图像第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制腿骨多层X-CT断层图像第三章X射线计算机断层成像（X-CT）7X-CT原理X-CT本质X-CT指导思想扫描投影测衰减系数值二维分布矩阵灰度分布值成像恰当理论、方法、技术确定值分布第一节X-CT的基础知识第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）8一、断层与解剖断面1.断层(体层)2.解剖断面X-CT图像是断层形态结构的平均图像薄层人体剖面此平均代表解剖断面形态结构第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）9二、体素(voxel)与像素(pixel)脑断层体素体素长或宽1～2mm高3～15mm断层内小体积元空间位置编码1.体素体素体素阵列第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）102.像素图像基本单元像素与体素一一对应图空间位置编码像素像素矩阵二、体素(voxel)与像素(pixel)第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）11三、扫描(scanning)与投影(projection,P)1.扫描与投影2.CT扫描用X射线束X射线束不同方式、不同方向、一定顺序投照断层,并用高灵敏度检测器接收透射X线束强度透射X线束的强度I值称投影值投影(projection,P)投影值的分布称投影函数扫描(scanning)一定能宽的连续X射线平移扫描旋转扫描平移--旋转扫描第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）12获取窄束X射线的装置或准直器的示意图3.窄束X射线的获取散射光子散射光子源Δy铅准直器铅准直器准直器检测器Δx受检体三、扫描(scanning)与投影(projection,P)第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）13由投影值求解衰减系数分布单能窄束X射线透射各向同性均匀连续介质衰减函数xIIe0IIx0ln1CT即求值二维分布矩阵CT图像重建原理:X射线衰减规律四、CT图像重建的数理基础第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）14μ2μ1μ3μnX射线束通过非均匀介质)dμμ(μ0nn21IIennIId021ln)(niIId0lndnnnIIe1pIIdni0ln1I0II1I2I3In四、CT图像重建的数理基础P称投影μ值非连续变化第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）15μ(l)四、CT图像重建的数理基础X射线束通过非均匀介质P称投影或投影函数llpd)(μ值连续变化求联立方程得出所有体素的衰减系数μi值的二维分布矩阵重建图像对受检体扫描投影值μi为未知数的线性方程p第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）16值计算法----解方程A:x1+x2=2B:x3+x4=4C:x1+x3=1D:x2+x4=5E:x2+x3=3F:x1+x4=3A+B=C+Dx1=0x2=2x3=1x4=3A=2B=4C=1D=5F=3E=3x3x2x1x4ABCDFE1203反投影解方程x3x2x1x4四、CT图像重建的数理基础反投影法(backprojection)(总和法，目前常用的唯一方法）第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）1722体素矩阵的反投影法图像重建22体素矩阵重建0°464645°12340°90°求和化简所有体素参数总和减基数10155445°337790°5235135°13161922369121234135°135°四、CT图像重建的数理基础反投影法(backprojection)第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）18四、CT图像重建的数理基础第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制反投影法优缺点反投影法(backprojection)重建速度快边缘失锐优点:缺点:第三章X射线计算机断层成像（X-CT）19边缘失锐的抑制反投影法(backprojection)滤波反投影法四、CT图像重建的数理基础第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）20五、CT值与灰度显示1.CT值表示像素对应的体素对X射线平均衰减量大小(单位HU—亨)CTAir=-1000(HU)CTWater=0(HU)k分度因子k=10002.灰度显示二维分布：μ值CT值灰度CT影像wwkCT第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制水的衰减系数人体在-1000HU—1000HU之间第三章X射线计算机断层成像（X-CT）21一、单束平移-旋转（T/R）方式二、窄扇形束扫描平移-旋转（T/R）方式三、旋转-旋转（R/R）方式四、静止-旋转扫描（S/R）方式五、传统CT扫描的技术缺憾六、电子束扫描方式第二节传统X-CT的扫描方式第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）22第二节传统X-CT的扫描方式准直器检测器X射线管扫描床扫描架高压发生器数据采集器数据受检体扫描装置示意图第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）23一、单束平移-旋转（T/R）方式一个X射线管一个检测器先直线平移后旋转角度射线利用率扫描速度慢第一代CT扫描1.组成2.特点3.缺点第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）24二、窄扇形束扫描平移-旋转（T/R）方式第二代CT扫描一个X射线管6～30个检测器窄扇形线束同时采样平移-旋转运动伪影1.组成2.特点3.缺点第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）25三、旋转-旋转（R/R）方式第三代CT扫描一个X射线管检测器阵列宽扇形线束同步旋转环形伪像3.缺点1.组成2.特点第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）26四、静止-旋转扫描（S/R）方式第四代CT扫描一个X射线管检测器环宽扇形射束静止-旋转扫描章动-旋转速度快多方向投影克服环形伪影1.组成2.特点3.优点第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）27五、传统CT扫描的技术缺憾扫描床静止电缆供电不能连续扫描时间延缓断层间隔第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）28六、电子束扫描方式电子束偏转产生X射线第五代CT扫描大型X线管静止检测器环动态器官检查1.组成2.特点3.优点电子控制无机械运动高速扫描第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）29六、电子束扫描方式第五代CT扫描第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）30六、电子束扫描方式第五代CT扫描第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）31第三节X-CT后处理技术一、图像后处理技术的种类二、几个典型图像处理技术第五节螺旋CT第二节传统X-CT的扫描方式第一节X-CT的基础知识第三节X-CT后处理技术第四节X-CT图像的质量控制第三章X射线计算机断层成像（X-CT）32一、图像后处理技术的种类1.窗口技术图像加减图像缩放多幅显示旋转位移图像过滤对CT值进行数学变换和计算2.图像再加工种类实质第五