1、第四章 X线计算机断层成像,CT要点： CT的地位、作用 CT发展的历史、现状、趋势 投影 CT数 反投影 重建算法概述 CT系统的基本结构,X-Rays的发现.,115 年前, Wilhelm Conrad Roentgen, 德国科学家, 发现了x-rays.,一、X线-CT的历史,1901年获首届诺贝尔奖,CT 的历史,1917年奥地利数学家雷当（Radon）：根据面投影到线并重建图像的计算公式。 1963年美国物理学家柯马克（A.M.Cormack）：在“应用物理杂志”（Journal of Applied Physics）上发表了二篇题为“用线积分表示一函数的方法及其在放射学上的应用
2、”的系列文章。 1967年至1970年间英国EMI公司的工程师豪斯菲尔德（G.N.Hounsfield）研制成功世界上第一台用于医学临床的X线CT扫描机，于1971年9月被安装在伦敦的Atkinson-Morleys医院。 1972年利用这台X线CT首次为一名妇女诊断出脑部的囊肿，并取得了世界上第一张CT照片。 1974年美国George-town大学医学中心的Ledly研制成第一台全身CT扫描机。 为此Hounsfield和Cormack共同获得了1979年的诺贝尔生理和医学奖。,Hounsfield和Cormack因发明CT获得1979年诺贝尔医学和生理学奖,G. N. Hounsfiel
3、d,A. M. Cormack,Central Research Laboratories, EMI London,Tufts University Medford, MA, USA,CT会是什么样?,CT ( Computed Tomography ) 计算机断层摄影,CT Scanner,CT Scanner,CT Scanner,CT Scanner,CT Scanner,CT Scanner,CT Scanner,CT Scanner,CT Scanner,CT Scanner,CT Scanner,CT Scanner,CT扫描部分,CT扫描方式： 平扫，为普通扫描平扫扫描过程中，球
4、管连续旋转和曝光，病床相对Cart静止。 螺旋扫描螺旋扫描过程中，球管连续旋转和曝光，病床相对Cart连续匀速向前运动。 单层螺旋 多层螺旋 CT诊断方式： 常规扫描 增强扫描，从静脉中注入水溶性有机碘，可以使某些病变更清楚 造影扫描，先行器官或者结构造影，在扫描。,CT扫描及诊断方式,但耗时太长(10 分 / 幅)。且分辨率尚需提高。,所以我们能看到 断层解剖结构 & 且带有不同密度,人体被“切成”一层、一层.,CT影像质量的进步.,SIRETOM (1974),SOMATOM Plus 4 UFC (1996),3D Face (threshold: -400 HU),3D Head (t
5、hreshold: 150 HU),3D图像的合成,传统的X射线装置的缺点,影像重叠。深度方向上的信息至叠在起，引起混淆。 密度分辨率低，对软组织分辨能力低。 所用剂量大。,CT优点： 断层成像 密度分辨率高，对软组织分辨能力高。（相对于X射线成像术） 投影剂量小（相对于X射线成像术） 动态范围大（相对于X光片） 无损检测 存储方便,4.1 CT的基本原理,一、基本工作原理简述,CT 如何工作?,重建 & 后处理,数据 获取,X-ray 发生,基本工作原理：,将X射线准直后成为一束很窄的射线束，当X射线管沿一个方向移动时，相对应的检测器也将平移，采集经人体透射的X射线，接受到的信号为投影数据。
6、将X射线源与检测器沿圆弧围绕被测物旋转1800或3600，完成一次扫描过程。将全部投影数据送入计算机后，通过图像重建计算方法，重新构建探测平面的二维图像。构成图像每点像素的灰度值是与被测物对X射线透射衰减的衰减系数相对应，由此得到断层图像。,二、基本名词 1. 体层 2. 像素 3. 体素,CT扫描形成 - “slice(层厚)”,X-rays 通过准直器 仅仅穿透物体轴向层面, 叫 a ”slice(层厚)“。,把层厚分成很小的体积单位称 “voxels(体素)” 通常体素长和宽都为1mm, 与体积相对应； 体素的大小在CT图像上的表现即为 “pixels(像素)”。,CT影像形成 “Vox
7、el(体素)”,数字矩阵以相应灰阶转换成黑白影像。,CT影像形成 - A/D/A*,*Analog - Digital - Analog,三、扫描与投影,1. X射线窄束的获取与扫描,窄束X线的获取,扫描时X射线只扫描一薄层，X射 线高度即为成像断层的厚度。,2. 投影,投影,投影,四、图像重建的数学基础,X射线通过介质的衰减规律,介质的吸收系数,徐瑞,X射线通过非均匀介质,线方向上的衰减系数和值的测量,CT图像的像素如何计算出来？,2. 投影函数,例题：,x,y,a,3. 图像重建（反投影）举例,4. 滤波反投影法,4.2 X-CT的扫描方式与CT成像系统,CT 扫描成像系统的基本结构,一、
8、X-CT的扫描方式,一）单束平移旋转方式,X线管,检测器,平移采样点,旋转采样,特点： 直线笔形扫描束 单一探测器 一次平移获得240个数据 每次旋转1度 共重复180次 检测一个层面4-5min,二）窄扇形束扫描平移旋转方式,X线管,平移采样点,X线束张角为,检测器,旋转采样,特点： 直线多路笔形扫描束 探测器3-52个 每次旋转3-30度 检测一个层面20-120S,三）旋转旋转方式（R/R),摄影领域,检测器,特点： 扇形扫描束 连续或脉冲方式的X射线 环形阵列探测器300-800个 每次旋转360度 检测一个层面3-5S,第三代CT是目前临床上广泛应用的扫描方式,四）静止旋转扫描方式（
9、S/R),四）静止旋转扫描方式（S/R),检测器,X线管,X线管轨道,旋转数据采样点,特点： 扇形扫描束 连续或脉冲方式的X射线 环形整圈探测器 探测器共600-1500个 球管每次旋转360度 检测一个层面1-5S,Third & Fourth Generations,五)螺旋扫描方式（SCT)螺旋CT（spiral CT),Simultaneous Source rotation Table translation Data acquisition,Spiral/Helical Scanning,螺旋锥形束CT,心脏动态成像,六）静止静止扫描方式,超高速CT扫描机(电子速CT),UFCT:
10、 Ultrafast CT Scanner EBIS: Electronic Beam Imaging System,E-Beam CT Scanner,Speed: 50, 100 ms Thickness: 1.5, 3, 6, 10 mm ECG trigger cardiac images,(From Imatron),可用于血管造影和心脏造影,全身扫描，观察除心脏外的脏器,头颅扫描,主要用途,0.03s-0.1s,1s10s,2.8s10s,10s2min,3min,扫描时间,连续扫描方式,平移/旋转方式,运动方式,扇束扫描,笔束扫描,扫描方式,第五代,第四代,第三代,第二代,第一代,各代CT比较,检测器数量,1,12-52,256-1024,600-1088,864（分两组）,多笔窄扇束,广角扇束,倒置锥形,扫描角度,30 260,480 1200,210 450,
