CT原理(上)...ppt
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1、 CTCT作为一种公认的成熟、快速、可靠的影像作为一种公认的成熟、快速、可靠的影像设备设备, , 正在各级医院的诊断和治疗中发挥着日益正在各级医院的诊断和治疗中发挥着日益重要的作用重要的作用, ,并得到广泛的应用。并得到广泛的应用。 近八年来近八年来, ,多层螺旋多层螺旋CTCT的推出和新的应用软的推出和新的应用软件的开发件的开发, ,使使CTCT进入又一个快速发展期进入又一个快速发展期, ,各种类型各种类型的的CTCT机大量推出。机大量推出。CTCT(Computed TomographyComputed Tomography)18951895年年1111月月8 8日日, ,德国物学家伦琴德
2、国物学家伦琴 (W(WRaontgen) Raontgen) 发现了发现了X X射线。射线。三天以后,偶然看到了伦琴的夫人手的三天以后,偶然看到了伦琴的夫人手的X X射线造影。射线造影。从此就开创了用从此就开创了用X X射线进行射线进行医学诊断的放射学医学诊断的放射学XX射线摄影术,射线摄影术,奠定了医学影像摄影的基础。奠定了医学影像摄影的基础。一、一、 X X低气压放电现象:低气压放电现象:1836年,英国科学家法拉第发现,稀薄气体放电时,年,英国科学家法拉第发现,稀薄气体放电时,会产生一种绚丽的辉光。因为它是由阴极发出的,会产生一种绚丽的辉光。因为它是由阴极发出的,后来物理学家把这种辉光称
3、为后来物理学家把这种辉光称为“阴极射线阴极射线”(cathode ray) 。为探明阴极射线,许多科学家进。为探明阴极射线,许多科学家进行了艰巨的研究。行了艰巨的研究。一、一、 X X传统的传统的X X射线机具有的优点:射线机具有的优点:1. 1. 价格低价格低; ;2. 2. 易操作易操作; ;3. 3. 应用面广应用面广; ;但也有以下一些缺陷:但也有以下一些缺陷:1影像重叠影像重叠;2密度分辨力低密度分辨力低;3中心投影效应中心投影效应 (也叫几何放大效应)也叫几何放大效应) ;4胶片存储,检索困难胶片存储,检索困难;一、一、 X X一、一、 X X一、一、 X XCTCT 191719
4、17年,雷登年,雷登(J(JRadon)Radon)提出了图象重显理论的数学方提出了图象重显理论的数学方法研究,他指出对二维或三维的物体可以从各个不同的法研究,他指出对二维或三维的物体可以从各个不同的方向上进行投影,称为雷登变换;方向上进行投影,称为雷登变换; 然后用数学方法计然后用数学方法计算出一张重建的图像中,也称为雷登逆变换。算出一张重建的图像中,也称为雷登逆变换。 19561956年,天文学家年,天文学家BracewellBracewell用这种方法处理了从太阳用这种方法处理了从太阳发射来的微波信息,发射来的微波信息,BracewellBracewell第一次将一系列由不同第一次将一系
5、列由不同方向测得的太阳微波发射数据,运用图像重建方法,绘方向测得的太阳微波发射数据,运用图像重建方法,绘制了太阳微波发射图像。制了太阳微波发射图像。 CTCT对对CTCT的研究可追溯到的研究可追溯到19671967年年, ,那年,那年,CTCT的发明人、英国工程的发明人、英国工程师师Godfrey Hounsfield Godfrey Hounsfield 制成制成了第一台可用于临床的计算机了第一台可用于临床的计算机X X 射线断层摄影机。射线断层摄影机。CTCT 1971 1971年年1010月,月,HounsfieldHounsfield设计并扫描出第一幅具有诊断价设计并扫描出第一幅具有诊
6、断价值的头部值的头部CTCT图像,从而宣告世界上第一台图像,从而宣告世界上第一台CTCT扫描机的研制成功,扫描机的研制成功,因为是英国因为是英国EMIEMI公司生产,又称公司生产,又称EMI CTEMI CT扫描机。扫描机。19711971年年9 9月第一月第一台头扫描台头扫描CTCT机安装在英国的一所医院中。每一幅图像的处理时机安装在英国的一所医院中。每一幅图像的处理时间为间为2020分钟左右。分钟左右。 CTCT第一台第一台CTCT机的头部图像机的头部图像CTCT 1979 1979年年,Hounsfield,Hounsfield和和Cormack, CTCormack, CT发明者,发明
7、者,一位工程师和一位物理学家,两位没有专一位工程师和一位物理学家,两位没有专门医学经历的科学家门医学经历的科学家, , 荣获了诺贝尔医学荣获了诺贝尔医学奖,以表彰他们的突出成就。奖,以表彰他们的突出成就。 HounsfieldHounsfield于于20042004年年8 8月月1212日日在英国逝世,享年在英国逝世,享年8484岁。岁。 Cormack Cormack于于19981998年年5 5月月2323日日在美国逝世,享年在美国逝世,享年7474岁。岁。 CTCT 19741974年,美国年,美国GeorgeGeorgeTownTown医学中心的工程医学中心的工程师莱德雷(师莱德雷(L
8、edleyLedley)设计出了全身)设计出了全身CTCT扫描仪,使扫描仪,使CTCT不仅可用于颅脑,而且还可用于全身各个部位不仅可用于颅脑,而且还可用于全身各个部位的影像学检查。的影像学检查。CTCT图图a a、b b是是19741974年年SIRETOMSIRETOM拍摄的拍摄的 80X8080X80图像图像, ,矢状面图像矢状面图像是由每层厚为是由每层厚为1.3CM1.3CM断面重建的。断面重建的。图图c c、d d是容积扫描是容积扫描拍摄的拍摄的1024X1024 1024X1024 图像图像, ,矢状面图像可以矢状面图像可以说是连续的说是连续的 。CT图像对比CTCT三、三、 CTC
9、T技术发展趋势技术发展趋势 CTCT的优点的优点 (1) 真正的断面图像真正的断面图像 (2) 密度分辨率高密度分辨率高 (3) 可作定量分析可作定量分析 (4) 数字图像数字图像 CTCT的局限性和不足的局限性和不足 (1) 空间分辨率仍未超过常规的空间分辨率仍未超过常规的X线检查。线检查。 (2) 不是所有脏器都以不是所有脏器都以CT检查作为首选。检查作为首选。 (3) 以以X射线作为信息载体射线作为信息载体,仍对人体存在伤害。仍对人体存在伤害。 (4) CT的图像是形态学影像。的图像是形态学影像。 多层螺旋多层螺旋CTCT是主要代表是主要代表19981998年推出的多层年推出的多层CTC
10、T使使得得CTCT在扫描速度;图像在扫描速度;图像质量、扫描范围、适用质量、扫描范围、适用器官等方面取得新的突器官等方面取得新的突破破, ,是是CTCT技术进入新阶段技术进入新阶段的标志。的标志。三、三、 CTCT技术发展趋势技术发展趋势1. 1.更低的射线剂量更低的射线剂量全球各主要全球各主要CT制造商均把更低制造商均把更低CT的剂量水平作为的剂量水平作为CT发展的研究目标,并通过各种方法及措施来降低剂量。发展的研究目标,并通过各种方法及措施来降低剂量。n限制扫描容积:限制扫描容积:n增加辐射光谱的预过滤增加辐射光谱的预过滤; n调整扫描参数调整扫描参数; n对连续对连续CT和螺旋和螺旋CT
11、扫描采用自动曝光控制扫描采用自动曝光控制; n选择适当图像重建参数降低图像重建噪声;选择适当图像重建参数降低图像重建噪声; 三、三、 CTCT技术发展趋势技术发展趋势2.2.更快的采集和重建速度更快的采集和重建速度a. 可以减少运动伪影,提高图像质量。可以减少运动伪影,提高图像质量。b. 从经济和成本回收的角度来考虑,缩短了机器的成本从经济和成本回收的角度来考虑,缩短了机器的成本回收期回收期,提高医院的经济效益。提高医院的经济效益。c. 能充分发挥造影剂的作用能充分发挥造影剂的作用,减少造影剂用量和病人费用。减少造影剂用量和病人费用。d. 螺旋扫描具有速度快、运动伪影少。螺旋扫描具有速度快、运
12、动伪影少。e. 从病人接受角度来看从病人接受角度来看,有益于危重病人的诊查有益于危重病人的诊查 。三、三、 CTCT技术发展趋势技术发展趋势3. CT3. CT的应用已拓展到一些新的范围的应用已拓展到一些新的范围CT血管造影血管造影(CTA)三、三、 CTCT技术发展趋势技术发展趋势四、四、X X射线的产生射线的产生 高速运动的电子轰击金属靶时,靶就放出高速运动的电子轰击金属靶时,靶就放出X射线,这就是射线,这就是X射线管的工作原理。射线管的工作原理。 从阴极发射的热电子,经阴、阳两极间的电场加速后,电从阴极发射的热电子,经阴、阳两极间的电场加速后,电子的速度已非常高。如在子的速度已非常高。如
13、在100kV管电压,当电子抵达靶时,管电压,当电子抵达靶时,速度可达速度可达0.55c(c为光速为光速)。此高速电子与靶物质相互作用。此高速电子与靶物质相互作用造成能量转移造成能量转移, 或能量损失,速度骤减。或能量损失,速度骤减。 能量损失分为碰撞损失和辐射损失。能量损失分为碰撞损失和辐射损失。 碰撞损失的能量将全部转化为热能。碰撞损失的能量将全部转化为热能。 辐射损失是由于高速运动的电子与靶的内层电子和原辐射损失是由于高速运动的电子与靶的内层电子和原子核的作用。子核的作用。 通过辐射损失的能量,大部分是以通过辐射损失的能量,大部分是以X射线的形式辐射射线的形式辐射出去,它不足电子总能量的出
14、去,它不足电子总能量的1。 根据作用情况的不同根据作用情况的不同,辐射损失又可分为连续辐射和辐射损失又可分为连续辐射和特征辐射。特征辐射。四、四、X X射线的产生射线的产生连续辐射连续辐射(韧致辐射韧致辐射):如果被靶阻挡的电子的能量,不越过一定:如果被靶阻挡的电子的能量,不越过一定限度时,只发射连续光谱的辐射。这种辐射叫做轫致辐射。限度时,只发射连续光谱的辐射。这种辐射叫做轫致辐射。 连续光谱的性质和靶材料无关。连续光谱的性质和靶材料无关。特征辐射特征辐射(标识辐射标识辐射):当电子的能量超过一定的限度时,可以发:当电子的能量超过一定的限度时,可以发射一种不连续的,它只有几条特殊的线状光谱,
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