CT课件
?CT的主要步骤
数据采集数据采集阶段开始于X线球管产生X线束，射线经过物体，然后被衰减。衰减后的射线被物体后面的探测器接收。
图像重建通过模数转换器把信号转换成数字形式;相对的传输值被送到微机中，通过适当的程序重建物体横断面
图像显示DAC输出的图像，在改变灰度后显示在相配的设备上。
?几代CT的特点
第一代是EMI系统；笔形线束;平移-旋转；获取一个层面图像需要五分钟;由于扫描时间限制，仅实用于头部扫描;重建时间长
第二代旋转-平移;扇形几何线束; 扫描时间为20s-3.5分钟;
第三代非常普及；多个探测器；旋转-旋转；大扇束
第四代固定探测环(600-4800个闪烁晶体探测器；X线管旋转；逐步淘汰;
第五代电子束；电子枪发射电子;电子束聚焦并向阴极偏移,形成扇形X线束; 固定的半圆形多探测器阵列; 扫描数据获取时间低至0.05秒
螺旋CT同步进行；源旋转；床面平移数据采集；滑环；体积数据;HI & FI;插值方法
多层面CT机二维探测器
发展方向更多的层面数; 更薄的层厚；更短的扫描时间;更好的分辨力;更大的剂量;
?X线相互作用：
干涉散射（经典散射）：光子与物质相互作用并改变方向；无光子吸收；光子能量不变；约5%X线穿透患者；不利于X线图像的产生—胶片模糊。
光电效应：光电效应导致光子被完全吸收，发射电子束；完全吸收X线能量；对诊断放射学很重要；穿过患者的X线被完全吸收—No scattering 没有散射；出现概率：组织之间的吸收差异越大，概率越大；kVp越高，差异越小，可能性越大。
康普顿效应产生自由电子及散射光子(能量较底)；几乎所有散射线都到达胶片；产生概率：随光子能量而增大；与原子系数无关。
?CT使用高kV的原因
减少光子能量对衰减系数的影响;减少骨相对于软组织的对比度;在探测器上产生最大放射密度流；由于能量依赖，CT值可能发生改变。因此CT的核心是确保CT值的准确性和可靠性。
?CT的物理原理
朗伯一比尔定律：吸光度与溶液的浓度和液层的厚度的乘积呈正比，这就是Lambert－Beer定律；朗伯比尔定律只对单色光适用，其成立前提是稀溶液。吸光物质的溶液是均匀的。
线性衰减系数- μ：线性衰减系数用于表示X线穿透能力；密度大、厚重的物质线性衰减系数高；较轻、密度小的物质则低；骨的线性衰减系数相对软组织来说大的多
总衰减系数：X线方向上的衰减系数总和由沿射线方向的线性衰减系数平均值决定
?相关术语
CT：CTA T计算机横断面轴向成像；CAT计算机辅助断层成像
μ：对于任意于诊断X线束下的物质，线性衰减系数是指干涉散射、光电吸收和康普顿散射的系数之和。
CT number;：CT值密度大于水的组织CT值为正；密度小于水的组织CT值为负
Pixel 象素：矩阵内的象素表现为小正方形或者CT成像中的图像单位；象素增加，图像质量提高。
voxel; 体素：体素=象素面积x层厚；由于X线束宽度有限（层厚），在扫描物体时，衰减系数将在很小的体积单元里被重建，这样的体积单位成为体素。
Matrix; 矩阵：就是象素在二维方向（行和列）上的阵列；
FOV 用于重建的患者或者扫描物体区域
WW and WL 窗宽和窗位：WW: 表示所显示CT值的范围；WL: 将某一CT值对应于灰度级中心的位置，这个CT值表示窗位。窗宽增加，对比度减小；当窗位向高CT值移动（白），更多低能量的CT值会显示出来。
?CT扫描仪组成
系统硬件
1.发生器:发生器产生高压并将其传输到X线管，使得电子从球管灯丝到达阳极；同时，高压也控制着阳极旋转灯丝;过去高压发生器是大体积的设备，安置在X线室的一角。安放在机架内部，一些扫描仪中，发生器安放在旋转架内；另一些安放在机架的一角，是固定不动的。如今CT扫描仪使用高频发生器，它的体积更小，更紧凑，效率更高。
单项和可变kVp:发生器可以有单kVp和可变kVp输出。单kVp输出系统更容易得到准确的kVp。发生器有从3到60kW不同的功率级别，从而提供了大范围的曝光选择，通常有80,100,120,130,140kV，以及30,50,60,100,125,150,175,200mA
可变kVp系统细微组织密度的能力更强。准确的说，当运用可变kVp系统时，要求一个复杂的发生器。
发生器功率:脉冲式-----要求瞬时功率;给球管脉冲较高的瞬时功率，脉冲调制球管使脉冲之间的探测器电子恢复到零。这对探测器发生偏移的系统是有利的，主要用于第三代扫描仪。
连续式--功率要求较低:连续方式对发生器最大功率要求较低，允许更多的光子被激发，同时也就使得用于图象处理中的光子数更多。
电源分配系统:安放于单独的机柜中；连接整个系统;对所有部件提供连续电源;连接UPS;设备处于维修状态时的一个选项
2.X线管:三部分分别是阳极，阴极和管壳。当灯丝被加热，电子从灯丝表面射出。阴阳极之间的巨大电势差迫使灯丝发射的电子加速运动到阳极。银盘的作用是使电子聚集到钨靶的小区域内。诊断放射中，电子撞击钨靶后只有1%能量转为X线光子，其他99%的能量转化为钨靶表面的热能。用铜把热量导出球管。玻璃球管是带导线的玻璃制成，就象早期的可乐瓶。导线的作用是防止不希望的射线逸出到球管外面。
功能和原理:产生X线,在球管内一个毫安级产生一个电子束，然后在一个千伏级电压的控制下加速到达阳极。螺旋扫描用的高热容量5.3 MHU用MUH来测量
小焦点大焦点;虽然小焦点灯丝可以通过减少半影而提供更高的空间分辨力，但是却不能承受高的毫安培。很多系统含有两个灯丝尺寸，一个用于低毫安设置，更大的灯丝用在电流大于200mA。
CT中的两种X线球管
固定阳极X线管:第一和第二代扫描仪使用固定阳极;固定阳极球管要求大焦点。固定阳极缺乏散热能力较差。旋转阳极X线管:旋转阳极对于固定阳极的优势是可以在阳极靶面的一定区域有效增加加速电子的轰击。. X线球管的最大限制因素是阳极散热能力，在一段时间内，如果电子轰击靶面时间过长或者数量过多，靶面就会熔化。与固定阳极相比，旋转阳极可以让电子轰击靶面有效区域增加2*PI*Radius。
球管特性:焦点尺寸;阳极热容量(阳极损坏之前的储热能力)，阳极散热率(阳极冷却时间)
3.滤过器:原因：1）球管发射的射线是多波长的，包含长短波。2）根据Lamber-Beer原理，需要单一波长的射线。3）在最初ＣＴ中，靠使用一个环患者头部的水枕解决这个问题
作用：吸收对CT成像没有贡献的软射线。从而降低患者剂量并提高射线质量。（让射线变硬）；球管滤过的低能射线，只对患者剂量有用，对图象质量无用。当X线穿过过滤器和目标物体时，锐化放射束中能量分布，制造一致的射束硬度
4.准直器：目的：用于校准X线束到希望宽度；
类型：球管准直器（前准直器）塑造射束；被焦点大小影响；有助于减少半影影响
探测器准直器（后准直器）：确保到探测器的射束宽度一致；塑造射束；消除散射
CT层厚控制：层厚控制板; 前准直器;
–计算机发出指令;
–层厚控制板转换,控制层厚调整电机来调整准直器的宽度;
?由宽变窄,电机正转;
?由窄变宽,电机反转;
–球管发射的X射线穿过前准直器的两块铅板的中缝,超出厚度的射线被铅板吸收;
5.探测器：目的：通过测试穿过物体的X线聚集信息
探测器响应：探测器使测量X线成为可能。它制造一个正比于X线强度的电流。
探测器特性：1）效率捕捉、吸收、转换X线光子形成电信号的能力；总探测器效率（剂量效率）指探测效率，吸收效率，转换效率的总和。2）响应时间：探测器探测一个X线信号到为下一个信号作好准备的时间。3）
动态范围：测量最大信号和分辨最小信号精度的范围。4）稳定性：探测器响应的稳定性。如果系统不稳定，就需要频繁的校准来补偿信号的作用。
类型：1）闪烁晶体探测器：最大探测数量低，导致扫描时间常
晶体吸收X线，产生光束，光打击光电阴极，释放出电子，电子通过一系列倍增器电极顺序极联。当光电子打到第一个倍增器电极时，更多的电子被击下并加速到第二个倍增器电极，激发出更多的电子. 在到达最后一个倍增器电极之前，这种活动一直持续。随着电子扩大的过程，产生大量的电子，通常是106或者更多。这些电子组成探测器的信号输出。
2）气体探测器：气体有更高的数量效率，但是探测效率。
气体探测器由分散在很多隔间内部的压力电离室组成。压力室越深，压力越大，探测器效率越高。射线进入探测器，使电极间的
氙气电离。在绝缘过程中，正离子吸引负收集板，负离子吸引正收集板。信号电流直接随X线光子吸收改变而变化。
气体探测器特性：耐温度、湿度；校准需求低；响应一致；几何效率高；动态范围大；便宜；长时间稳定；没有余辉; 效率低。
3）陶瓷闪烁体：与光敏二极管相连，提供最好的性能
UFC探测器由单个元件组成，这些元件由黏附在高灵敏二极管表面的陶瓷晶体组成。有单独的设备控制探测器元件的温度和湿度;优点—高效;缺点——贵
气体vs固体：气体由电极细分成单独的探测室，固体探测器阵列由单独器件组成。探测器比固体便宜；固
体探测器探测效率高，对温度、湿度敏感。
扇形探测器和环形探测器的曝光：在所有其他条件不变情况下，第四代发生器系统曝光量更高。它的球管距
患者最近，因为球管和探测环一起旋转。遵循反转平方定律。
探测器排列：第三代扫描仪的探测器绕着患者排列成弧状。探测器中有600 – 900个元件—允许好的空间信
息；球管和探测器都围绕患者旋转。
6.A/D or D/A;
https://www.doczj.com/doc/602457570.html,puter；
8.机架：机架是用来承载被扫描者的装置．机架内包括一个可以旋转的框架（主要有高压发生器球管和其它一些部件）
机架冷却系统：机架的冷却是一个必须考虑的因素．在机架的前面面板有循环输送管，将冷控制送至探测器
单元和电子单元内，随后由机架的顶壳输出；
机架孔径／倾斜角度：机架孔径是安放患者和诊视床的开口的直径大小；绝大多数的机架孔径有７０cm；
机架还必须具备倾斜的功能以适应不同的患者和临床检查的需要；机架内还包括一组激光定位装置用于患者的扫
描定位；
9.珍视床：精确性：a便于控制和读数；b足够的强度和刚性用来承载体重大的患者；c精确性好；d方便装载；e可以调节
诊视床的上升和下降：诊视床应该具备在一定范围内的上升和下降，便于患者的承载
对于老年患者，外伤和儿童患者尤其有用；
诊视床功能：可以水平和垂直移动，便于扫描全身，无须重新摆位；
诊视床面和底座：诊视床包含有一个托架．床的材料通常是碳纤维成分，其优点是对射线吸收少而且抗震动
性好；诊视床的底座有机械和电子元件．
10.图像显示，纪录和存储;
系统软件
1.Operator communications;通讯软件
2.Control of the scanner and image reconstruction;扫描仪控制和图象重建软件
3.Image display and manipulation;图象显示和操作软件
4.Operating systems;操作系统
5.Dicom
?CT图象重建
历史：object;1917年Radon首先提出由投影重建图像的思想；其后，这种理论被应用到天文学和光学的重建中，
但直到1961年才应用于医学领域；1971年，Ranmachandran提出滤波反投影法；1974年，Shepp和Logan推广
了FBP方法，使得重建图像质量和速度都极大地提高；
基本术语：投影，变换
测量的是什么：测量的是球管和探测器之间的衰减系数；
CT中存在地问题：由投影重建图像
雷登变换The Radon Transform：一个无限薄的切片内相对线性衰减系数的分布是由它的所有线积分的集合唯一地决定.
实际存在的问题：Radon给出了一个数学公式,但需要一个有效的算法来解决它.
直接矩阵变换法
反投影(Back projection);在一个―空白‖图像里，把投影值从各个角度重新加进去；断层平面中某一点的密度值可看作这一平面内所有经过该点的射线投影之和的平均值
）
把0角度的投影值加进空白图像
）
BP的缺陷：点外高密度的物质与该点获得的反投影值是一样的导致了模糊；滤波反投影(Filter back projection);
改进方法(Improved reconstruction)后处理方法:先用BP方法,然后再用滤波函数对图象进行处理,此时滤波函数对2D应用，
滤波反投影法FBP( filtered back projection ):先对1D投影进行滤波,然后再进行BP
一个简单的斜面滤波函数，这种滤波函数滤出低频
滤波反投影法，也被称为卷积方法(convolution method);卷积起到滤波、消除伪影的作用，达到更好的还原图像的目的。
傅立叶变换(Fourier transformation)：从时域向频域转换; FT是一个数学过程,这个过程是把一个波形分解为一系列的不同频率和幅度的正弦和余弦波;
中心切片定理：二维物体的一维投影的傅立叶变换精确地等于物体的傅立叶变换的中心截面（中心直线）。当投影旋转时，其傅立叶变换的中心截面（中心直线）随之旋转。重建图像的过程是：首先把在不同角度位置时的投影变换组合构成物体完整的傅立叶变换，然后，通过取反傅立叶变换重构物体。
傅立叶重建：空域，2D频域
投影次数的影响
应用傅立叶层厚定理在0角度的投影图示
迭代法(Iterative algorithms);
?图像重建系统故障
图像重建系统工作原理：
1）采样系统采集的数据通过滑环和光缆送到图像重建系统的接收器，在接收器内将串行的光信号转成并行的电信号，然后对数据进行分类，将扫描数据和监控数据分开。
2）预处理器接着对扫描数据进行预处理，它要做的工作主要有：纠正扫描过程中电路中的漂移、剂量的变化、X射线的衰减，以及机械偏差等因素对图像重建的影响。
3）预处理过的数据在MAP-4中被存储到特定的缓存中，然后被送到处理管线。
4）数据在阵列处理器AP-D中进一步进行卷积处理，生成锐利的图像，然后在投影器BP-4中根据被扫描物体的吸收系数重建出图像矩阵。
5）两个成像器IMA-ML将图像及一些相关信息，如文字、图形、感兴趣区、色彩等相叠加，然后送到操作台上的显示器显示出来。
6）相机接口板Maxicam将重建出来的图像送给数字照相机，它有2个并口、1个串口和1个视频输出口。
7）照相机转换器的作用是将数字信号和控制信号转换成光信号，然后通过光缆传送给数字照相机，以避免传输过程中的电磁干扰。
图像重建系统故障分析：图像重建系统的故障率是最低的，主要是一些电源开关跳闸、电源保险烧毁、电路板接触不良等小故障，只要我们注意保持机房的环境，这类故障大都可以避免。
?Image Quality 图像质量
理想图像质量：高空间分辨力；低噪声；小层厚；理想射线输入；低剂量
?CT dose 剂量
CT剂量概述：Dose and Image Quality剂量和图像质量;来自CT扫描的剂量比重;剂量考虑剂量的原因：CTDI的改变会突出下列可能的问题：输出，射束宽度准直，焦点
CT剂量和普通放射剂量的区别：从一侧看到的Ｘ线束宽度，沿Ｚ轴的理想剂量分布，更真实的铃形剂量分布轴向剂量分布曲线和灵敏度剖面线
?影响CT剂量的参数：X射线管电压（kVp）X射线管电压增加，剂量也增加，并且主要表现在增加深
部与体表层剂量比值上；
?mAs：X射线管电流增加，剂量正比性增加；
?
?扫描时间：对于360o旋转设备，扫描时间增加，剂量成正比增加；对于非完全旋转，在剂量与扫描时间
之间有复杂的关系；对于脉冲X射线束，曝光时间远小于设置的扫描时间。
?Filter 滤过器：通常把Ｘ线分为―软‖和―硬‖粒子，也就是说，含大量能量的粒子和较少能量的粒子．硬
粒子对患者较好，因为它们可以穿透身体．另一方面，软粒子由于没有足够的能量穿透人体，所以会留在身体里面．因此，软射线是造成患者不必要剂量的主要原因．
?scan degree扫描角度：对非360o旋转，可导致非对称剂量分布，使用180o扫描给出最明显的非对称剂
量分布。第一代和部分第二代CT，采集数据时旋转180o，所以接近X线源一端的剂量比较大，而远离X 射线源一端的剂量比较小。第三代和第四代CT扫描机通常旋转360o，因此病人剂量分布比较均匀对称。
?detector spacing探测器间距
?scan slices扫描层数目
?slice thickness层厚：一般窄的层厚剂量损失较大，宽的层厚剂量损失较小。
?射野大小：使用不同的有形过滤体时，射野尺寸对剂量有明显影响。病人在射野中的取向和位置
?不同扫描机，剂量随位置的变化也不同。病人仰卧还是俯卧以及位置不同将明显地影响某些器官剂量，
特别是对于非对称剂量分布的扫描方式。源的准直，不同源的准直器可以允许对不同线束孔径选择，大孔径光阑给出高剂量。
影像参数的选择某些影像参数选择，如象素尺寸不会影响到病人剂量，但是为了获得所要求的影像质量时，需要改变一些参数而采用不同的mA值、扫描时间，这样可能会引起剂量变化。
某些专门技术的应用：如非完全旋转、螺旋扫描、放大扫描和双能量扫描等技术都可以与标准的扫描技术给出不同的剂量分布和幅度。
CT剂量表示方法：沿Z轴的单层剖面线的数量和距离随着扫描模式和体模位置而变化。一台扫描仪的剂量可以由峰值剂量和剂量剖面线形状来刻画
CTDI 单次扫描的剂量描述方法：CT剂量指数。CTDI的单位是Gray
MSAD 多次扫描的剂量描述方法
受检者剂量的测量：CTDI的测量原理：电离室通过截取射束和感受所有剂量分布曲线的剂量来有效计算积分.电离室发射的电荷正比于剂量分布曲线的区域.
CTDI 测试体模和方法
IPEM77:推荐的测量方法
主要测试:在空气中对于所有射束过滤器和所有层宽做CTDI轴向测量
CT剂量体模：Material材料: Perspex（有机玻璃）；Diameter直径: Head 16cm头部体模16cm; Body体部32cm Length长度: >14 cm ；Dose Measurement剂量测量: Centre中心& Periphery（外围）
Z轴剂量剖面线
扫描平面的测量位置：Centre 中心Surface 表面Periphery 外围
体模和CTDI测试方法：笔形电离室插入CT扫描仪剂量体模.不用的孔用丙烯酸棒塞好.
剂量选择与图像质量：剂量选择必须考虑到图像质量；客观测量是好的起始点；欧洲的CT质量标准包括基于测量的临床要求；对每个检测都定义一个最小剂量的图像质量水平
?空间分辨力Spatial Resolution(高对比度分辨力High contrast resolution )(几何分辨力)
定义Definition区分距离相邻的小目标；在没有模糊的前提下区分空间细节；影响细微结构的可见度；在骨组织成像,血管造影,肺部和心血管图象中很重要。
影响空间分辨力的因素Factors influencing spatial resolution
1.点扩展函数PSF:线扩展函数LSF:调制传输函数MTF:
2.几何因素Geometric Factors
有效探测器宽度Effective Detector Width：制约空间分辨力的根本，
探测器孔径大小：有效孔径较大时,就很难区分两个相邻很近的物体(会被当成是一个目标)
采样距离sampling distance：采样率决定每幅图象的投影数潜在地制约着空间分辨力
层厚slice thickness：层厚越薄，空间分辨力越好；1.5mm层厚图象的HCR明显优于层厚为10mm的图象矩阵大小matrix sizes不同矩阵对HCR的影响：Pixel size=FOV/matrix size。
算法Algorithm平滑算法降低HCR 边缘增强算法提高HCT。改善HCR的技术方法：平滑算法smooth增强算法enhance edges。飞焦点Flying focal spot在阳极的焦点位置迅速变换,使得采样数加倍;衰减梳Attenuating comb减小有效探测器的大小;窗宽和窗位WW and WL窗宽和窗位影响HR的观察；
空间分辨力的描述
极限分辨力---最小的可见的重复模式
MTF：MTF-物体中的对比度反映在图象中。MTF测量对于输入信号和记录信息的真实的转换能力。MTF 较高意味着系统能够较好地恢复原有信息
测量空间分辨力的方法
主观方法- 条模和点模。周期=2L period=2L，线对频率=1/2Lline pair frequency = 1/2L （lp/cm) 点扩展函数：圆珠或线条，进行傅立叶转换
ROI方法ROI method
?Z轴分辨力
测量沿z轴的分辨力。有效层厚，成像层厚，Z轴方向的分辨力：对于3D重建尤其重要
表述：采用z轴灵敏度剖面线的全值半高宽FWHM,有时也称为纵向分辨力。在扫描的等中心处测量。理想的形状是长方形,但是真实的形状是高斯形状
意义
影响图象噪声，层厚越窄,噪声越大 影响CT值和图象的对比度
部分体积效应 小物体的可见度 几何效率
层厚：层厚直接决定了光子数目的多少,因此也决定了噪声值的大小
层厚对CT值的影响：当物体沿z轴连续时,CT值就不会改变；反之,容积效应会影响CT值；要确保正确的CT 值,所选用的层厚应小于物体在z轴的尺寸.
层厚的选择：选择合适的层厚必须要权衡HR和噪声,二者相互制约
A thick slice means:
低噪声Low noise;
好的LCR Better LCR; 差的HR Poorer edge definition; 容积效应Partial volume artifact;
影响Z轴分辨力的因素：层面准直。理想状态下,z轴灵敏度剖面线＝准直器宽度相等；焦点大小：小焦点可以提高z轴分辨力
测量层厚的方法1）Inclined ramps (axial only): FWHM of z-sens profile 2）Ｚ轴灵敏度的圆盘或珠（轴向和螺旋扫描状态下）
总结和讨论：一般情况下认为HR和z轴分辨力是两个不同的参数但实际上,z轴分辨力是HR在z轴的三维拓展?时间分辨力
制约因素：机械因素，例如：每０.５秒１０的离心力。Ｘ线功率
最理想的是降低旋转时间.好的后处理算法也是必须的．但现实情况下扫描时间的极限为５０-２００ms ?噪声
定义CT图像中的噪声，是指均匀物质（水）图像的CT值随机的涨落．一般用均方差表述。CT图像中的噪声主要是加性噪声，表现为颗粒状。.
噪声源：量子噪声：源于到达探测器的射线光子太少。影响因素包括：待扫描物的尺寸、层厚、散射、像素尺寸等。抑制方法：增加作用于每个像素的光子数量，具体包括提高探测器效率、增加剂量等。
电子噪声：源于设备的组成部件，特别是电源、机架的旋转和DAS的稳定性导致的随机误差。
计算噪声：或统计噪声，源于图像重建算法的随机统计误差。
噪声对图像质量的重要性
噪声对分辨力的影响：噪声对图像细节的影响
测量方法：
体模：均匀物质，水。 选择一定尺寸的感兴趣区域(ROI)，计算均值
和方差(SD)。 临床上，在均匀组织中选择ROI。
噪声影响因素分析：
1.扫描参数
到达探测器的光子流量正比于：管电流：（增加管电流增加了剂量。）扫描周期和层厚5mm〉10mm 。
保持噪声水平，空间分辨力提高2倍，射线剂量需作何变化？千伏kV的影响：X射线光子数量随kV增长；衰减系数随kV的增大而减小，为什么？
2.重建滤波算法
3.扫描物体的尺寸
?密度分辨力
定义：密度分辨力，也称低对比度分辨力，是指系统对于与背景的密度差别甚微的目标物质的成像（辨别）能力。它是CT优于传统X射线照相术的重要参数。两种不同的描述（探测能力与物体对比度和物体大小相关）
1.低对比度探测能力：在低对比度分辨力下能探测到的最小物体；
2.低对比度分辨力：能够看见一个大的物体的最低的分辨力是多少
临床重要意义
高低对比度分辨力在临床上的应用
low contrast exams 90 %
①Cerebrum 22 %
②Base of skull 3 %
③Mediastinum (纵隔) 7 %
④Abdomen ⑤Pelvis（骨盆）26 %
⑥Spine 20 %
⑦Trauma 5 %
⑧Interventions 4 %
⑨Pediatrics（小儿科）3 %
High contrast exams10%
①Lung parenchyma 6 % ②Inner ear 1 %
③Orthopedics（整形外科）3 %
影响因素：所有影响噪声的参数：mA, slice width, resolution, kV…
测量和评价方法：在一定剂量下的微小尺寸的对比度：比如，3mm@0.3% @ 40mGy。窗口技术的应用。对比度细节曲线
?CT图像伪影
定义：图像的一部分显示了物体中不存在的影像；重建图像中CT值和物体真实的衰减系数的系统差异
伪影类型
1.与系统物理特性相关伪影
射束硬化伪影：射束硬化：杯状伪影；软组织中其他深色条纹；对比度组织常常被伪影覆盖；骨/软组织界限模糊。
避免射束硬化伪影：1）射束塑性滤波器：低能X线几乎全部被患者吸收——需要去除软射线。两种类型滤波器：平板滤波器：通过射野来修正X线谱的非一致性；领结滤波器：减少数据采集过程中的动态范围，提高噪声一致性。2）通过患者摆位机架倾角来避免骨边界。3）软件校正：确保在kv值变化之后测量硬化校正，射束硬化校正要求在20cm水膜扫描野中心测量
混淆伪影：成因：1）频谱重叠的过程称为混淆。2）香农采样定理：为了避免混淆，原始数据采集频率至少是最高频率的两倍。在CT中，最高频率由焦点大小、扫描仪的几何形状、探测器孔径大小决定。3）焦点运动引起混淆伪影调整焦点无效
采样不足表现：太粗糙的采样间隔会导致计算机上锐利边界和小物体的信息不准，图像线形显示良好（混淆）避免混淆——1/4探测器偏移，飞焦点
部分容积效应伪影：成因：CT曾厚过大、高对比度。只包括部分组织
表现：条状伪影最常发生在头骨和太阳穴的多骨结构。这是因为曾厚中仅包括了这些非常密集组织的一部分，导致高对比度错误
最小化体积平均：更薄的层厚，淡化体积伪影(把几个薄层合成为厚层。薄层降低部分容积效应伪影，而厚层减少像素噪声)。
2.探测器相关伪影
补偿：在每次扫描之前测量参测器偏移的平均值
环状伪影
第三代扫描仪中，探测器差异会导致图像显示中出现环状伪影
环状伪影提示需要重新校准探测器
每一个探测器对距离等中心固定半径的环状数据都有贡献。如果一个探测器和邻近探测器不平衡，就会导致不调和的环状数据
环状伪影和条纹伪影环状
第四代发生其中每一个探测器对最终图像提供单独的完整视野，所以不会有不平衡的问题
伪影由探测器单元灵敏度的变化或者X线输出的变化引起
条状伪影由组织密度过大或者采样不足引起
3基于重建的伪影
星形伪影:由于高密度物体周围的组织也获得和高密度物体同样密度的反投影数据，从而导致模糊
表现
避免星形伪影——滤波反投影。也称作回旋方法，目标是最小化反投影伪影，滤波过程改变了最初投影从而获得更准确的物体表示，回旋投影用一个滤波器，而反投影过滤投影
螺旋伪影:成因:每次旋转采集的数据都不是直接采集单层数据，如果螺旋扫描是在连续进床的过程中获得，为什么不会产生模糊?对于任何的重建预备来说，任何扫描投影都将只在那一点处。对于任何一个旋转轴平面得到不完全投影数据
阶梯状伪影
锥形伪影——成因：排数与层数不相等，无信号区。
表现。
避免锥角伪影:运用8~16层扫描仪
4. 患者引起的伪影
运动伪影:成因:患者运动,器官运动,心跳, 呼吸,吞咽
校正:快速扫描，几何校正，
最小化运动伪影：缩短扫描时间，定位和摆位措施，运动方向主要探测器的球管初始位置，尽可能过采样：一般重复采样，特殊校正软件，减少初始和结束位置的视野权重
金属伪影：成因：采样数据中有部分金属零件，牙齿填充物，假肢，假肢，外科夹子，电极
避免金属伪影：机架旋角来避免牙齿填充物，运用特殊校正矩阵
不完全采样：投影截断
结论：伪影由各种原因引起，降低图像诊断质量。一些伪影可以通过软件部分校正。良好的扫描仪设计、细致的患者摆位和层厚等扫描参数选择会最小化图像伪影。
?CT简介
CT的扫描方式：Scout定位片(前后位，侧位，斜位)；轴位扫描扫描>进床移动>再扫描>进床移动；X线和探测器360度旋转；检查床静止——扫描；得到某一个横断位的图像数据；床进到下一个位置,再扫描?螺旋扫描spiral scanning
常规CT(轴向)的局限性
较长的检查时间,不断的停止-启动,床的运动和电缆的缠绕等,导致了ISD.
病人解剖结构的遗漏(由于病人的呼吸相位与层间扫描的不一致造成)
3D图像和多平面重建图像的不精确(由于病人的呼吸相位与层间扫描的不一致造成)
没有充分利用造影剂;
螺旋CT：球管和探测器连续旋转;球管连续曝光;连续采集数据;诊视床连续运动
螺旋CT的优点：
可以在较短的时间里获得完整的器官或体积数据; 总的检查时间缩短;
可以形成无间隔的扫描;
降低了病人运动伪影;
可以获得任意位置的层面图像 造影剂均匀地应用在扫描过程中; 3D和MPR数据更加精确;
螺旋CT中的参数
圈数
探测器准直器 旋转时间
床的移动距离
螺距
原始数据插值
圈数：一次扫描中X线圈旋转的圈数;
准直器层厚：在螺旋扫描中和轴向扫描中,层厚准直器决定了数据的采集;在螺旋扫描中,图象层厚与螺距和重建算法有关,而不直接等于准直器宽度.
table feed：球管选转一圈床所移动的距离
步进距离：在z轴方向重建图像之间的距离;在螺旋扫描中获得一组完整的数据后,用户可以决定需要重建多少图像.决定了在连续图像中重叠的程度;.距离越短,图像重叠比例越大;
旋转时间：球管和探测器旋转360度所用的时间;旋转时间增加,螺旋的覆盖范围会缩短,反之亦然.旋转时间越短,总的mAs就越低;
螺距：是单层面螺旋CT中最重要的扫描参数;区分SCT和CCT的唯一的参数;螺距等于球管旋转一圈诊视床移动的距离与准直器孔径的比值;
螺距比（PITCH）＝3600旋转床进距离／准直宽度
相同的时间扫描范围更广
相同的范围扫描时间短、辐射剂量小
数据量相对减少>>图像质量下降
后处理不够精细
螺距为1:1时诊视床步进距离与准直器孔径相等;数据没有间隔;
螺距为2:1时,诊视床步进距离是准直器孔径的2倍;
螺距大于1时,覆盖范围大,扫描时间缩短;
在单螺旋CT中最大的螺距值为3:1
优化螺距Ｐ＝１．４１４
原始数据插值
当诊视床连续运动时,为什么图像还会模糊呢?球管旋转一圈所采集的数据不在一个平面内;
在SCT中投影数据不完全：在任何的重建位置,只有一个投影数据位于该点;
插值线性内插和外插
在SCT的图像重建中需要采用特别的技术!在常规的图像重建之前需采用线性插值来对临近的数据.
把两边重建位置进行平均来预估那一点的数据.
两点内插：通过对相同角度的一对数据点进行插值;
全扫描插值, 360LI.应用FI插值方法产生的图像噪声低, 但部分容积效应伪影增加. 主要用在比较胖的本人扫描上,而且螺距要设为1;层灵敏度剖面线(有效层厚)在螺距为1的时候加宽28%
半扫描插值HI采用180度投影数据(没有加权),利用了e.g. AP 和PA数据等效的特点; 是标准扫描中推荐的插值方法; 轴内插距离较短;图像分辨力好,但噪声比HI的高;
如何选择插值算法：Slim: 用于高分算法Slim2:用于平滑和标准算法Wide:用于低噪声成像,螺距选为1.
滑环技术
皮带驱动的缺陷:最大旋转速度;旋转精度;
目前皮带传输的速度最大为750ms,每秒收集的投影数据小于1000
滑环：电子机械装置,包含有电子传导环和电刷,它们通过旋转界面传输能量.每个环都携带电压到发生器,球管; 采用
滑环优点：球管连续旋转;更快的扫描时间和小的层间隔时间;没有电缆的缠绕问题;
类型低压滑环由滑环对扫描架中以低电压馈电的方式
在低压滑环系统中,通过低压电刷(此电刷与)传输X线控制信号;然后由滑环提供电源给高压发生器,高压发生器提供高压给球管;
高压滑环由滑环将高压馈入机架内供给球管
在高压滑环中,AC输入给高压发生器(结构紧凑,高频), 高压发生器在机架内, 滑环提供高压给球管;高压滑环系统中的高压发生器不随X线管一起旋转;
碳刷及滑环系统工作原理
1）在滑环CT中，扫描架的旋转部分和静止部分之间的高压电源、低压电源、控制信号和数据信号都是通过滑环和碳刷来传递的。
2）滑环安装在扫描架的旋转部分，随扫描架一起转动，碳刷安装在扫描架的静止部分。当扫描架旋转时，碳刷在滑环上滑动，始终保持电接触。
在西门子的CT中有以下4种滑环：测量滑环，控制滑环，电源滑环，高压滑环
碳刷及滑环系统故障分析：碳刷及滑环系统从电路结构来看比较简单，其故障主要是由于碳刷磨损或滑环上堆积的碳粉太多引起的，经常更换碳刷和清洗滑环，便可避免这类故障的发生。
螺旋CT过程
螺旋CT图像质量
image pixel noise噪声
slice sensitivity profiles层灵敏度剖面线 纵轴方向的对比度和空间分辨力 Artifact伪影
patient dose剂量
螺旋扫描下的伪影通常，在螺旋扫描下的伪影和轴向扫描下的伪影是一样的；由于插值过程会在螺旋扫描下产生特别的伪影；当螺距较大时伪影会更加严重；多平面重建和3D重建；螺旋扫描大大地降低了病人运动伪影；由于噪声的非均匀性会导致斑马伪影
降低螺旋伪影：降低z轴的变化幅度；选取螺旋小于1的扫描条件；采用HI插值算法；选取薄的层厚；
斑马伪影
阶梯伪影与重建平面中的斜面相关
形成原因：重建间隔较大，螺旋插值方法不对称
校正方法：准直器和进床速度要小于目标的直径；Adaptive interpolation选取合适的插值方法
螺旋扫描下的剂量
螺旋扫描下的管电流设置要低于轴向扫描条件下的值；
在轴向扫描时有时需要重新对病人进行扫描会增加辐射剂量，这种情况在螺旋扫描下基本上消除了；
当螺距大于1时，螺旋扫描下的剂量要小于连续轴向扫描下的剂量；
?多层面ＣＴ机
旋转一圈,多幅图象。数据处理问题（图象自动分析，好的数据传输，好的数据获取）
MSCT优点：时间短，Z轴分辨力好，覆盖范围广，薄层，z轴分辨力提高；各向同向分辩力；
MSCT新内涵
探测器阵列设计：等宽和不等宽，最小层厚，最小层厚的层面数，球管旋转一圈成像的最大范围
固定矩阵vs 自适应多功能性――理论上固定探测器在球管旋转一圈所获得的层面数比较多;
层厚：一组探测器采集出的数据可以重建出不同的较宽的层面
Pitch螺距;
图像重建：MSCT的插值算法：在单层面螺旋CT中的HI和FI插值算法不再适用于MSCT;滤波插值算法用于MSCT的图像重建中,使用了多于两个点数据来重建图像.锥形线束重建
ＭＳＣＴ剂量：MSCT的剂量vs SSCT的剂量：MSCT的剂量比SSCT高于10-30% 。
不同之处：z轴方向的额外的线束；螺旋扫描额外的照射；不同的扫描协议；自动曝光控制(AEC)。
在所有的MDCT中都有AEC;不同的系统方法不用;相对于病人来进行mA调节;
Patient size AEC:病人体形AEC:根据病人的体形来调节mA值.
Z-axis AEC:.z轴AEC:沿z轴的方向来调节mA, 一般喉部值较小,而腹部值较大;
Rotational AEC:旋转AEC: 球管电流在球管旋转时变化其值.
AEC 优点：图象质量的一致性，降低光子不足伪影，借助于曝光优化可以降低剂量，降低球管负载要求
ＭＳＶＴ的伪影：当螺距保持不变时,MSCT的内插伪影比SSCT严重;薄层和大螺距比宽层小螺距的伪影小;外层探测器接受的射线不与旋转轴垂直,而形成一个锥角,角度越大,伪影越严重;
新技术：平面再重建，曲面重建；MIP最大密度投影；SSDs:表面遮盖显示；体积漫游技术