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1、,1.CT的成像方式特点2.螺旋CT与常规CT特点3.CT数，常见组织CT数范围4.CT窗口技术与应用5.CT造影剂作用6.CT扫描作用7.部份容积效应，减小其作用的方法8.CT技术的发展方向,概念与思考,X-CTX 线计算机断层摄影术,Computed Tomography,X 线临床应用的历史,1895年伦琴(Withelm Konrad Rontgen)发现X光 三十年代出现 X 线断层摄影 Tomography 1974年出现 CT(断层扫描)1983年电子束 CT(第五代CT机)1989年出现螺旋 Spiral CT(体积扫描)1998亚秒级 CT,CT诞生,1967年，Godfre
2、y N.Houndsfield在英国EMI公司制造了第一始CT机，处理图像近一天时间。扫描人脑标本，能将肿瘤组织和脑灰/白质分开。,1974年，Siretom 颅脑CT扫描机,现代CT机为350ms,CT成像基本思想,X线管发出细束X线X线平移与转动采集数据计算机重建图像X线只进入成像层面可测量组织衰减系数,CT总体结构框图,通过旋转、平移，获取分析所需的必要投影数据，用于重建图像。,CT扫描目的,CT历史,1971年第一台CT机安装于Atkinson-Morley医院，成像需20分钟，采用微处理器后，时间缩至4分钟。1973年美国 Mayo Clinic 和麻省总医院安装颅脑CT。1974年
3、美国George Town医疗中心工程师Ledley设计出全身CT，76年开始应用。1983年中国研制成第一台颅脑CT1990年中国研制成第三代全身CT,CT之父,CT成功应用于临床，值得一提的另一位人物是核物理学家 Cormack(美国Tufts University，出身于 Johannesburg)，解决了CT图像重建的数学问题。1979年诺贝尔生理和医学奖破例授予两位没有医学经历的科学家:Godfrey N.Hounsfield Allan Macleod Cormack,优点：真正的断面图像(横断面)、密度分辨率 高、可作定量分析局限性：极限分辨率未超过常规X线检查；定位：小于 1
4、cm 的病灶，易漏诊；定性：受病变部位、大小病程等影响；不是所有脏器适合CT检查，空腔性脏器(胃、肠)；CT只能反映解剖方面信息，几乎无功能和生化信息。,CT 优点与局限性,第一代CT,第二代CT,CT 类型,第三代CT,第四代CT,CT 类型,CT 扫描机构,成像时间短，适合动态心脏成像，其它器官图像与螺旋CT 相同,电子束CT(第五代)EBT,EBT:Electron Beam Tomography,扫描方式：EBT 采用电子束扫描方式(传统 CT 机采用机械扫描方式)扫描时间：50100 ms特点：除了传统CT的成像特点外，EBT可用于对血流速度的测定,EBT,结肠成像,肺部低强度成像,
5、冠状动脉成像,冠状动脉钙化评估,EBT应用领域,X线强度，与图像质量、病人照射量、X管冷却时间和寿命有关。高mA率用于需要高吸收部位：大脑、大脑后窝、胸和腰脊椎骨、骨盆和成人。中mA率用于腹和中隔。低mA率用于高对比组织，内耳和肺。图为高mA与低mA对图像影响,基本参数：mA率,当检查大量吸收(例如骨、肩部、胸和腰脊椎骨、骨盆)解剖区域时，可以使用高kV 或高mA。当选择高kV时，X光变硬，因此X光能更容易穿透高吸收区，相应软X光成分减少(容易被组织吸收，对成像无用)。对幼儿或造影剂增扫时，使用低kV。,基本参数：KV率,由于运动会造成图像质量下降，如呼吸和心脏动作，对腹、中隔和肺，扫描时间尽
6、可能短。减少扫描时间，对图像重建，可减少运动伪影。增加扫描时间，在剂量一定时，可得到较好空间分辨率。有时为了降低mA率，延长X管寿命，也可增加扫描时间。,基本参数：扫描时间,层厚选择主要根据得到图像空间分辨或者组织对比度来决定。如：CT高对比：超过100 HU的组织差异。检查内耳时，通过空气与内耳骨的对比，得到最好的空间分辨，一般层厚小于2mm。,基本参数：层厚,肺CT成像是要求有好的空间分辨率，一般在层厚小于2毫米。在肝脏扫描中要求有好的组织对比度，采用厚的层面来减少噪声的影响。但在扫描肝脏和胰时，一般将层厚度从10毫米变成3毫米，改进图像质量，导致噪声增加80%。为了保证图像质量，必然要提
7、高mA率80%或更多，或者加长扫描时间。,基本参数：层厚,螺旋CT对腹部扫描示意图扫描区域为胃，仰卧，手置于头顶。,螺旋CThelical CT Spiral CT,螺旋CT(Spiral CT),采用滑环技术，CT能连续旋转采用螺旋扫描(体积扫描)图像重建采用图像数据内插法通过图像重建可以获得任意方向剖面像可进行虚拟CT扫描：虚拟肠镜、胃镜等减小部分容积效应的伪影单次屏住呼吸可完成整个部位扫描,呼吸对图像的影响,螺旋CT参数,螺距(Pitch)X管旋转一周，扫描床移动的距离 螺距因子(Pitch Factor)螺距与层厚相除所因子：1、1.25、1.5 和 2,螺旋CT参数,螺旋CT参数,螺
8、距(Pitch)螺距=螺旋因子x层厚 每周成像数=螺距/成像间隔,矩阵(Matrix)按行与列排成的阵列。由两项指标评价：矩阵大小，256x256，512x512 越大，图像分辨率越高，观察的细节多。数字的精度，如10Bits，12Bits灰阶(Gray scale)在显示器用亮暗表现CT图像重建后的每一像素CT值，显示器的亮暗等级称为灰阶。视野(FOV)扫描时根据观察部位大小选用的扫描野(SFOV)或显示野(DFOV),与CT有关的名词,体素Voxel(Volume element)根据层厚与矩阵的大小，能被CT扫描的最小体积单位，用长、宽和高表示。通常长与宽为 1 mm，高度是取决于层厚，
9、可为10、5、2、1 mm,像素Pixel(Picture element)是构成CT图像的最小的单位，与体素相对应，体素的大小在图像上的表现，即为像素。,与CT有关的名词,层厚与图像关系,层厚与图像关系,FOV,体积元与像素,FOV与显示范围,像素与 FOV关系,CT基本原理,Beer-Lambert定律,CT 数,人体组织衰减系数接近 水 0.19 cm-1 脂肪 0.18 cm-1 CT数：骨：CT数=+1000 空气：CT数=-1000 水：CT数=0一般CT机的密度分辨力：5 CT数,CT 数,人眼一般只能分清20级左右的灰阶，而组织的密度灰阶差远大于人眼所能分辨范围。窗口技术：根据
10、人眼的视觉特征，采用不同灰度标尺，通过调节窗宽与窗位，来得到最佳的显示效果。,窗口技术,窗口技术,窗宽：幅度上、下限(W：-300-500)。窗位：窗口中心(C：-400)。窗口之上像素均为白。窗口之下像素均为黑。,窗口的改变影响所观察组 织的范围如骨窗、肺窗等 窗位变化，观察组织范围不同 窗位提高，图像变暗 窗位下降，图像变亮 窗宽变化，引起图像层次，细节的变化 窗宽增大，图像变粗，层次增多，对比度减小；窗宽缩小，图像变细节，层次变少，对比度增强。,窗口技术,窗口技术,一般组织均在10 HU 60 HU之间,测量组织的CT数，将窗位指向要测量组织的CT值，调节窗宽至显示最清晰。,窗口调节不佳
11、，密度对比差。,骨窗,肿瘤,窗口变化,双窗技术,将两种 CT 值相差较大的组织在同一窗口中显示，可以节省胶片，常用于显示肺，同时显示肺与骨骼系统。缺点：在组织边缘出现边缘效应，易造成诊断的影响。,是一非线性窗，通过改变转换曲线来调节灰阶。,Sigma窗,与CT图像质量有关因素,物体的对比度 相邻两个物体间在图像中的显示能力 CT=|CT1-CT2|CT100Hu 称为高对比度 CT100Hu 称为低对比度 图像对比度 重建后图像上两点亮度差,与CT图像质量有关因素,空间分辨率 指在高对比情况下(CT100Hu)，区分相邻最小物体的能力。空间分辨率常用黑白线条体模测试，用线对数(LP/cm)表示
12、 常规X线增感屏摄影分辨率可达：714 LP/cm 无屏单机药膜摄影分辨率最高：30 LP/cm 中档CT机分辨率可达：710 LP/cm 高档CT机分辨率可达：14 LP/cm 左右,与CT图像质量有关因素,密度分辨率 指在低对比情况下(CT100Hu)，区分相邻最小物体的能力。密度分辨率常用百分单位表示，为0.32%/cm2，大多数CT能分辨0.5%的密度差。常规X线增感屏摄影分辨率可达：714 LP/cm 无屏单机药膜摄影分辨率最高：30 LP/cm 中档CT机分辨率可达：710 LP/cm 高档CT机分辨率可达：14 LP/cm 左右,与CT图像质量有关因素,显示分辨率 包括图像监视器
13、和胶片，若显示分辨率低于CT机分辨率，则会影响图像质量。伪影 由病人造成的伪影运动伪影 由设备造成的伪影：射线硬化、部份容积效应、金属、扫描采样系统、扫描野与观察野。,由于体素具有一定体积，导致其内不同组织均匀化。,部份容积效应,伪影,CT检查时广泛使用含碘的造影剂作增强扫描，常用有多为水溶性碘造影剂，其分子量低，很少有蛋白质结合的基团，一般极少与体内蛋白质结合(1%)。未经结合的造影剂从血管腔经毛细血管壁扩散，均匀颁到各组织的细胞外液(因有血脑屏障而不含CSF)。最后通过肾小球渗过从肾脏排泄(90%)，少量通过肝胆排出。,CT造影剂,根据动、静脉碘含量的差别可公为三个期相：快速注射效应期：在
14、用快速注射法时出现，血管得到最大 限度增强，此期仅持续4060秒。非平衡期：在快速注射造影剂后1 分钟左右出现。上述两者明确显示病变的血供情况平衡期：在快速注射造影剂后2 分钟，此期内只能观察 病变的形态和范围。,造影剂分类,CT造影剂机理,正常脑组织的毛细血管内皮细胞联合紧密，基底膜连续，可阻止多种分子包括造影剂从血液渗入脑细胞外间隙，这就叫做血脑屏障blood-brain barrier,BBB。病变组织血循环丰富、病变周围组织的充血与过度灌注、血脑屏障的形成不良或被破坏，致使造影剂外溢等，造成含碘量增加而使局部密度增高。加大正常与病变组织间灰阶的差别，从而提高病变的显示率。,正常或病理组
15、织的强化都是因组织内含碘，使X线吸收增加、密度增高而强化。正常组织强化：由于血液内含碘，所以使血管丰富组织、大血管及静脉窦易出现强化。如天幕、颈内动脉及直窦。病理组织强化：异常的血管增生使血流量增大 血脑屏障破坏或形成不良，使造影剂泄漏到血管外,头颅增强扫描,CT造影剂,病变时，BBB受损，造影剂进入脑质，出现增强。多见于恶性肿瘤如III、IV级星形细胞瘤和转移瘤。但有时有明显BBB受损，但血供不丰富或无血供(肿瘤的坏死、囊变区)则可不出现增强。又如有些良性或偏良性的肿瘤，即使无血脑屏障受损，但血流量非常丰富，肿瘤组织内血流缓慢、且血流量增加以致造影剂含量增高而出现增强，这种情况见于脑膜瘤，神
16、经鞘瘤等。,造影剂增强的程度,10Hu以下为轻度，10-20Hu为中等、20Hu以上为重度。均匀增强团块状、结节状；不均匀增强环形、花冠形、不规则形等 注意：颅内有些正常结构如硬脑膜、脉络丛、垂体腺、灰白结节和松果体均没有血脑屏障，注射造影剂后，造影剂直接进入细胞外间隙出现增强。因此，如垂体腺瘤，注射造影剂后的即刻扫描，正常垂体组织增强明显，腺瘤组织显示为相对低密度区。,CT造影剂(contrast media,CM),CTCM 为三碘苯环的衍生物。分为离子型或非离子型，单体或双聚体。单体造影剂指一分子造影剂中含有一个三碘化苯环；双聚体中含有两个。碘原子数与溶解粒子数之比(R)描述造影剂的影像
17、效应(x线衰减性)与渗透性。R越大越好，则越多的碘原子不透X线更强；造影剂溶液中粒子越少，则更小的渗透毒性效应。R为1.5：高渗透性造影剂(high osmolar，HOCM)R为3：低渗透性造影剂(LOCM)R为6：称为等渗透性造影剂(isotonic，IOCM),离子型造影剂,在水溶液中可离解成阴离子及阳离子，具有高渗透、高离子性和弱亲水的特征，高渗透性使血浆渗透压增高，血容量增加并导致生理和病理改变；高离子性使其分子与血液中钙离子结合，可引起低血钙导致心功能紊乱；弱亲水性增加了药物的化学毒性。常用离子型造影剂：泛影葡胺(Angiografin)、复方泛影葡胺(Urografin)或泛影钠
18、(Hapaque)。特点：价廉、副作用多,非离子型造影剂,亲水性(水溶性)高，不离解于水，对静脉及蛛网膜下腔的毒性显著降低，含碘量高。欧内派克(Omnipaque)碘必乐(Iopamiro)优维先(Ultravist)伊索显(Isovist)特点：价贵、副作用少。副作用 国产：轻度：12.6%重度：0.22%进口：轻度：3.2%重度：0.04%,轻度：恶心，打喷嚏，面部潮红，荨麻疹等 中度：呕吐，胸闷气急，头昏，轻度喉头水肿 重度：大片皮疹，皮下或粘膜出血，血压下降，脉搏细弱，严重喉头水肿，大小便失禁，昏迷。死亡：上述病理不可逆的结果。,造影剂副作用,以前有类似过敏性反应及药物过敏；肾移植，肾
19、功能和心功能差，哮喘，重症肌无力；血清肌酐水平大于或等于 133 mol/L(1.5mg/dl)；多发性骨髓瘤及其他血蛋白异常；嗜铬细胞瘤；接受白介素2治疗者；口服抗高血糖制剂二甲双胍；有血管外溢危险者，糖尿病患者，高血压；小于13个月的小儿，70岁以上的老人。,CT造影剂副作用预防,图像重建,CT 技术的发展方向,增加X线强度、单色X线发生器提高二维探测器精度、轴向空间分辨率缩短图像重建时间(计算机仿真)缩短扫描时间(亚秒级CT机，CT透视)利用X线散射信息校准运动伪影提高三维成像的精度,CT 应用发展方向,CT透视(Fluoroscopy)仿真(仿真内窥镜Virtual Endoscopy
20、)容积再现(Volume Rendering)血管造影成像(Angiography)脑血流灌注成像(Perfusion)造影剂跟踪技术(Bolus Tracking),用透射CT进行介入治疗,对胸的椎骨进行介入治疗,用透射CT引导手术,(活检)Biopsy,CT能进行人体穿刺活检，提供放射治疗计划和治疗效果的评价。通过对心脏冠状动脉钙化的测量，有助于对冠心病诊断。CT 可以直接区分软组织结构：肝、肺和脂肪。CT能诊断占位性病变、肿瘤和转移瘤。,(活检)Biopsy,ICU使用移动CT,几分钟可了解颅与脑的伤害，颅面的重建和复杂脊髓麻醉，减少从ICU转移到放射科。,CT介入,CT介入,CT angiogram.,CT angiogram with added bone.,Composite image showing blood vessels,bone and soft tissue.,冠心病,男76岁，胸痛6个月，确认为下壁急性心肌梗塞,左侧冠状动脉主干、前降支、回旋支和右侧冠状动脉可见多发性钙化灶，其中左侧冠状动脉主干、前降支最为明显CT值 519 H，面积 186 mm2。冠状动脉钙化是冠状动脉粥样硬化标志。,
