关于X射线计算机体层摄影设备成像原理和描述55页PPT

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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
关于X射线计算机体层摄影设备成像 原理与描述
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿

数字图像硬件框图
第四节 数字减影血管造影设备
二、影响图像质量的因素
1．成像方式 （1）脉冲方式：采用间歇X线脉冲来形成掩模像和 造影像，每秒摄取数帧影像，脉冲持续时间一般大 于视频信号一帧的时间。由于曝光X线脉冲的脉宽较 大（例如100ms左右）它主要用于脑血管、颈动脉 、肝动脉、四肢动脉等活动较缓慢的部位。
第二节 计算机X线摄影设备
四、读取装置
（一）结构 1.暗盒型读取装置：将IP置入常规X线摄影暗盒类似
的盒内，它可替代常规摄影暗盒在任何X线机上使 用。 2.无暗盒型读取装置：IP在X线曝光后直接被传送到 激光扫描和潜影消除处理，供重复使用。
第二节 计算机X线摄影设备
（二）读取装置原理：
第二节 计算机X线摄影设备来自第二节 计算机X线摄影设备
5.天然辐射的影响 来自建筑物上固定装置、天然放射性元素、宇宙射 线、IP板上微量放射性元素。 IP不仅对X线敏感，对其他电磁波也敏感，如紫外 线、γ射线、α射线β射线及电子线等。 长期存放会产生小黑斑。 使用前必须激光擦除。
第二节 计算机X线摄影设备
（四）使用注意事项 1.选用较大得IP来记录X线影像，大大减少胶片尺寸 的选择次数。 2.IP再次使用时，最好重作一次光照射，以消除潜 影。 3.由于IP的荧光物质对X线得敏感度高，要求很好的 屏蔽。
目录
一、基本结构 二、 影响图像质量的因素 三、对X线机的要求 四、X线管及探测器支撑装置 五、导管床 六、高压注射器 七、数字系统 八、DSA系统的特殊功能 九、图像质量参数及检测 十、日常维护与保养
第四节 数字减影血管造影设备 一、基本结构
❖不含对比剂的影像称为掩模像（mask image） 或蒙片，注入对比剂后得到的影像称为造影像或 充盈像。

❖ 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。
伦琴与X-Ray
1895年，X-Ray 第一次被发现
CT图像重建的数理基础（1）
X射线通过非均匀介质：
N1 N2 N3
Nn
I0
μ1 μ2 μ3 μm μn
In
Δx Δx Δx
Δx
Im-1
Im
Δx
n
I I e I e I e nx
( 1 2 n )x
(x• i )
i1
n
n 1
0
0
二.X-CT基础知识
CT图像重建的数理基础（2）
狄拉克函数（ 函数）
CT值的定义式：
人体各组织CT值约为-1000~1000HU，即约有2000个CT值
二.X-CT基础知识
灰度显示—在图像上，表现各像素黑白或明暗程度的量 1000
0
-1000
三.传统X-CT的扫描方式
传
静止-旋转
（S/R）
统
C
T
扫 单束平移-旋转
描
（T/R）
扫描方式
旋转-旋转 （R/R）
方
式
窄扇形平移-旋转
严重的环状伪影
homogeneuous CT va种原因，对相同强度的入射X 线，探测器不可能始终输出同样的扫描信号。
当探测器输出错误信号甚至无 信号，会导致图像中的“环状 伪影”。
可通过每天开机或连续几小时 不工作后，作系统校正测量及 其定期地作系统维护来防止， 而一旦排除不了，须由维修工 程师来解决 !

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X射线摄影对胶片的要求
X射线胶片的感光度较高，需要的X 射线剂量较X射线透视减少很多。胶片 的感光颗粒较小，能显示更细微的病 变。胶片可以长时间保存，并可走出 暗室，在日光下读片。
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X射线影像与传统X线透视的区别
主要不同在于X射线影 像不能在现场直接观察，需要在暗 室中对已曝光的X射线胶片进行显影， 定影处理后，才可获得人眼能观察 的影像。
4）如果照射时间不变，可降低毫安数， 减小X射线管的负荷，所以可以使用小 焦点X射线管摄影，提高影像细节的可 见程度。
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高千伏X射线摄影的优点
5）X射线的硬度提高，透过肢体的 X射线量适当，而组织吸收的X射 线量却大为减少，减低了被检者 所受的辐射量。
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高千伏X射线摄影的缺点
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胶片特性曲线
• 曝光量H与对应黑度D的 关系曲线
D:胶片变黑的程度 DloIg0 I H:用毫安秒(mAs)表示 • 反差系数（contrast
coefficient）γ :表示两曝 光点的黑度差别
(D 2 D 1 )/(H 2 l g lH g 1 )
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x射线摄片过程中的辅助装置
由于X射线能量较大，各组织对X射 线的吸收差异减小，散射线增多，这 不仅降低了影像的反差，而且增加了 照片的灰雾。
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解决措施
用高栅比的滤线器来除去散射线 的影响，摄片时还要注意优选投照 条件，使照片有较好的清晰度。
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3.X射线体层摄影（X－ray tomography） 体层摄影的目的：

探测器孔径（射线采样宽度）↓→空间分辨力↑
间距（采样间隔）↓→ 空间分辨力↑
图像重建算法（滤波函数的选择）。
体素（矩阵越大）——空间分辨力↑
空间分辨力取决于 检测器有效受照宽度（与线束宽度相对应） 检测器有效受照高度（与线束高度相对应）
■空间分辨力的检测：高密度测试体模 线对数LP/Cm; 分辨最小圆孔的直径（mm)
多层探测器
X 光管
检测器结构：单排、多排（64）、等宽、不等宽
三、超高速扫描 [第5代（1987）]
1、动态空间扫描 28个X线管（半圆），28个检测器（半圆）； 电子开关控制轮流发射X射线脉冲束；时间＜1s 。 应用范围：心、肺动态器官
2、电子束扫描 钟形X射线管和静止排列的检测器环 时间约 10ms 应用范围： 心、肺等动态器官
基本原理
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。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。
“旋转－平移”的试验，实现了最早的图像重 建 • 1963年，美国教授cormark进一步发展了从X线 投影重建图像的准确数学方法（79年诺贝尔奖） • 1967～1970年，hounsfield提出了断层的方法
（79年诺贝尔奖）
CT发展简史

• 3．CT造影扫描 是先行某一器官或结构的造影，然后 再行CT扫描的方法。临床上很少应用。如先将对比剂 注入脊蛛网膜下腔或关节腔内，再行CT扫描，分别称 之为脊髓造影CT扫描和关节造影CT扫描。 • CT检查除了上述三种方法外，临床上在平扫和增强时还 常应用高分辨力CT（high resolution CT，HRCT）扫描 ，即扫描和重建时层面要薄，为1.5mm以下，图像重建 则用高分辨力算法，且矩阵数不低于512×512。
内容
• 第一节 CT成像的基本原理和设备 • 第二节 CT检查技术 • 第三节 CT临床应用
第一节 CT成像的基本原理和设备
• 一、CT成像的基本原理 • 二、CT成像设备成像
一、CT成像的基本原理
为了便于理解和掌握CT成像的基本原理，可将其分为如下三 个连续过程：
①获得扫描层面的数字化信息：用高度准直的Ⅹ线束环绕人体某部位一定厚度 的横断层面进行连续扫描，由探测器（detector）接受通过该层面的Ⅹ线，并 经光电转换为电信号．再经模／数转换为数字化信息；
tomo: Greek tomos[ section ] 希腊语 tomos[ 切面 ]
graphy: Latin -graphia, from Greek, from graphein. writing or representation in a (specified) manner or by a (specified) means or of a (specified) object.
• ③由数字矩阵重建为CT灰阶图像 ：经数／模转换，依扫描层面数字 矩阵各体素衰减系数值的高低，赋 予由白至黑不同的灰阶，即可重建 为扫描层面的CT灰阶图像。其中 ，由每一体素转换而来的黑白灰度 不同的小方块称之为像素（pixel） ，其是组成CT图像的基本单位。 数字矩阵数目愈多，像素面积就愈 小，所组成的CT图像就愈细腻， 空间分辨力亦就愈高。

（2）被照厚度 被照厚度产生的散射线对照片影像效果的 影响，要比管电压产生的影响大的多。
（3）照射野大小 是产生散射线的最主要因素。当照射野增 大时，散射线含有率大幅度增加。
第一节 感光效应及其影响因素
散射线对照片对比度的影响
当散射线较多时，照片对比度明显下降。
100mＲ
100mＲ
骨
肌肉
10 5 10
(六)照片的后处理技术
《医学影像检查技术》第一章 X线摄影条件
X线影像的对比度
X线照片对比度的概念 对比度：是指x线照片相邻影像的密度
差，亦称为光学对比度。 对比度的三个其他要素： （1）x线对比度 （2）胶片对比度 （3）照片对比度
《医学影像检查技术》第一章 X线摄影条件
影响照片对比度的因素 （一）照片因素 胶片对比度、增感屏-胶片组合、照片后
因此根据X线量分布的特点，在 摄影使应注意将肢体厚度大的组织置 于阴极端，而将需重点观察的细致结 构组织及厚度小的部位尽可能置于阳 极端。
《医学影像检查技术》第一章 X线摄影条件
三、X线束
（一）、中心线：X线束中心的那一条射线， 代表射入被检者身体的投照方向。
（二）、 X线束照射野：X线束入射于肢体 曝光面积的大小。
《医学影像检查技术》第一章 X线摄影条件
《医学影像检查技术》第一章 X线摄影条件
X线照片影像的密度
X线照片的光学密度也称为黑化度,是指曝 光后的胶片经显影加工后照片的黑化程 度。
X线照片为有一定灰阶的黑白影像。照片 未被物体遮挡而被X线直接照射的部分 最黑；而被高密度物体遮挡，X线被大 量吸收的部分最白。
E = k·（Vn·I·t）/r2
第一节 感光效应及其影响因素

第 2 代 CT 机探测器的 数目增加 5～20 个左右， X 线束呈扇型，扫描角 度增加为 360º,扫描时 间仍较长,一般在20s～ 1min /层，扫描方式为窄 扇束扫描平移—旋转方 式。
扫描方式
• 宽扇束旋转—旋转方式（第三代）
第 3 代 CT 探测器数目一 般多超过 100 个，有的接 近1000 个，X 线扇形束扩 大到 40º～50º，足以覆盖 人体的横径,这样扫描就不 需要再平移，而只需要旋 转就可以了,故称为旋转/旋 转型。扫描时间一般均在 几秒钟,最快速度 0.5s，实 现了亚秒级扫描。
扫描方式
• 宽扇束旋转—静止方式（第四代）
第 4 代 CT 机与早先产 品不同，探测器呈 360º 环状固定排列在机架内 (目前有的机型多达 4800 个探测器)，X 线管则围 绕人体和机架作 360º旋 转,把第 4 代称固定/旋转 型(螺旋 CT 属此型)。
扫描方式
• 电子束方式（第五代）
第 5 代 CT 机与第 1 到第 4 代 CT 机不同，在成像 过程中 X线管不需环绕机架作机械运动，它是用电 子束方法产生旋转的 X线源,再穿透人体由探测器接 受,这种 CT 机称为电子束 CT,也称超高速 CT，特 点是扫描速度很快, 50～100ms /层,每秒最多可扫 34 层,就其扫描速度是普通 CT 的 40 倍，螺旋 CT 的 20 倍,可用于心脏一类运动器官的扫描。
扫描方式
基本原理
• 扫描和投影：
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 。
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。
基本原理
基本原理
• 物理原理：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ

示。
18.密度分辨力(density resolution)：又称低对比分辨力，是指在低对比
情况下分辨物体密度微小差 别的能力。通常用百分数表示。
19.时间分辨力( temporal resolution)：成像系统单位时间可采集的图像数。
20.噪声(noise)：为图像中可见的斑点、细粒、网纹或雪花状的异常结构，
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4.矩阵（matrix） ： 一个横成行、纵成列的数字方阵。 5.采集矩阵（acquision matrix）：每幅画面观察视野所含像素的数目； 6.显示矩阵（display matrix）：监示器上显示的图像像素数目。 7.视野（field of view，FOV）： 拟进行检查容积的选定区域。 8.位深(bit depth) ： 又称位分辨力( bit resolution)，代表一幅图像中包 含的二进制位的数量。8位深 (28)表示有256种灰度或彩色组合。 9.模/数( analogi data， A/D ) ：指把模拟信号转换为数字形式，即把 连续的模拟信号分解为离散的信息，并分别赋予相应的数字量级，完成 这种转换的元件称模/数转换器(ADC)。
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2．成像板的原理 X线→PSL物质（BaFXEu 2+晶体），发出荧光，荧光强度与入射 X线量相关，形成潜影→激光扫描→电信号（模拟信号） →A/D转换 （数字信号） 。
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(1)发射与激发光谱:当X线初次照射掺杂Eu2+的BaFXEu2+晶体时，其 吸收光谱在37keV处有一锐利、锯齿形的不连续吸收，这是晶体中钡原子 的K缘所致。被X线激活的BaFXEu2+晶体在受到二次激发光照射时，作为 发光中心的Eu2+可发出波长峰值约为390~400nm的紫色荧光，荧光的强度 主要取决于作为一次激发光的X线的照射量。