最新[医学]X-CT成像原理课件-药学医学精品资料.ppt

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1、最新[医学]X-CT成像原理课件-药学医学精品资料第三X射线计算机断层扫描成像(X-raycomputedtomography,X-CT)X线计算机断层摄影X射线发现后的七八十年中技术有了许多进步，但始终没有解决两个根本性的问题。一是常规X射线摄影使人体的三维结构通过投影后显示在一个二维的平面上，造成器官重叠，读片困难；二是无论是荧光屏还是X射线胶片，其固有的分辨率都比较差。总的来说，投影X射线成像系统对软组织的分辨能力是比较差的。X射线被准直后成为一条很窄的射线束。当X射线管沿一个方向平移时，与之相对应的检测器也跟着作平移运动

2、。这样，射线束就对整个感兴趣的平面进行了一次扫描，检测器接收到了与脏器衰减系数直接相关的投影数据。基本原理一次扫描过程结束后，整个X射线源及检测器系统将沿圆弧旋转一个角度（如每次旋转1°），然后再重复平移扫描过程，直至在整个180°圆周上扫描一遍。当把全部投影数据送入计算机后，就可以通过图像重建算法来重构关于探测平面的二维图像，图像的灰度值与组织的衰减系数相对应。这就是X-CT的基本工作原理。基本原理普通X射线影像的缺点■X射线穿透不同密度和厚度组织结构后的总和投影●影像重叠:深度方向上的信息重叠在一起，引起混淆●密度分辨率低:

3、对软组织分辨能力低●剂量大Computedtomography●X—CT是运用物理技术，以测定X射线在人体内的衰减系数为基础，采用数学方法，经计算机处理，求解出衰减系数值在人体某剖面上的二维分布矩阵，转变为图像画面上的灰度分布，从而实现重新建立断面图像的现代医学成像技术。■X—CT像的本质是衰减系数成像■指导思想：如何确定衰减系数值在人体某剖面上的二维分布§3—1X-CT成像原理体层、体素●体层、体素、像素体层（断层）：受检体中的一个薄层像素(pixel)：构成图像的基本单元,体素的平均密度决定其灰度值。■像素越多，像素就越小，

4、画面越细腻，携带的生物信息量越多体素（voxel)：成像的体层分成按矩阵排列的若干个小基本体元体积：长×宽×高■一般体素的大小：长和宽：1～2mm高（体层厚）：3～10mm体素划分：256×256（=65536个体素）；512×512（=262144）一、投影采集与图象重建扫描：用X射线束以不同方式、按一定顺序、沿不同方向对体层进行投照，并用高灵敏度的探测器接受出射X射线的强度。1、扫描与投影投影：投照受检体后出射X线束的强度；投影值的分布为投影函数2、窄束X射线的获取准直器：允许X射线通过的细长狭窄通道3、图象重建美国物理学家

5、科马克(A.MCormack,1963)通过模拟实验，提出用X射线投影数据重建人体断层图像的数学方法。像素二、CT成像的物理基础注意：X为组织厚度，μ是物体种类和X射线能量的函数1、均匀物质对X射线的吸收规律：2、X射线束通过非均匀物质μ1μ2μ3……μnxI0InI1=I0e(—μ1x)I2=I1e(—μ2x)……In=I0e[-(μ1+μ2+…+μn)]xμi视为均匀1、CT值●CT测量并计算μ，获取一定数目体素的μ值重建图像用CT值来作为表达组织密度的统一单位。■以水的吸收系数（μw=1）为标准，各组织对X射线的吸收系数μ

6、与水的吸收系数μw的相对比值，称为CT值。CT可以识别吸收系数千分之五的差异。3、CT值与灰度显示K=1000为分度因数CT值的单位是Hu或H（亨）水骨空气μ1.02.00CT值0+1000—1000病变——μ——CT值可鉴别病变的性质如肝囊肿0—15H2.灰度显示CT值与灰度对应脑内出血区呈高密度影，CT值约45～90Hu之间实质性肿瘤CT表现为高密度影囊性肿瘤为低密度影三、图像重建的数学方法1、联立方程式法2、迭代法2、反投影法3、滤波反投影法（Filteredbackprojection)也称为卷积反投影法(convolu

7、tionbackprojection,CBP)反投影法得到的图像四周伴有星状伪像；滤波反投影在反投影之前，用滤波函数与反投影信号相加（卷积处理），消灭星状伪影。表示卷积积分卷积核卷积核：在CT图像重建过程中用于滤波反投影的专用函数，改善像素噪声和几何分辨率。♂§3—2CT扫描机的结构:采样系统和图像处理系统扫描架控制台（显示）高压发生器电源控制计算机系统成像系统的核心扫描床一、采样系统●扫描架X线管准直器探测器（1）X线管：功率20—60kW;高压80—140kVp焦点0.5—2.0mm;扫描持续时间30—60s高压氙气探测器●

8、电离室在高压下充入20个大气压的惰性气体氙优点：结构简单；单个探测器通道的灵敏度相同。缺点：量子效率低；相邻探测器之间存在缝隙。闪烁晶体探测器●(NaI)碘化钠、(CsI)碘化铯、(CaF2)氟化钙、(BGO)锗酸铋晶体等。加入微量增光或减少余辉的物质（铊、铕）