医学图像处理X射线计算机体层成像
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X射线与计算机断层扫描技术
X射线与计算机断层扫描技术现代医学领域中，X射线与计算机断层扫描技术（CT）是一种常用的影像诊断手段。
本文将着重探讨X射线与计算机断层扫描技术的原理与应用。
通过对其工作原理、优点和局限性的介绍，以及在不同领域中的应用案例展示，旨在为读者提供对该技术的深入了解。
一、X射线技术的原理X射线技术的应用已有一个世纪的历史，其原理基于射线在物体中的吸收和散射特性。
X射线源通过物体后，被接收器接收并转化为数字信号，经计算机处理并重建成图像。
这些图像可以提供关于被扫描物体的内部结构和异常情况的详细信息。
二、计算机断层扫描技术的原理计算机断层扫描技术是基于X射线技术发展而来的。
它通过连续旋转射线源和接收器，以及计算机的重建算法，可以获取横截面图像。
相较于传统X射线技术，CT技术能够提供更加清晰和详细的图像。
三、X射线与计算机断层扫描技术的优点1. 非侵入性：X射线和CT技术在诊断时对患者无需进行任何手术或切口，通过射线扫描即可获得目标物体的图像信息。
2. 高灵敏度：X射线和CT技术能够检测到人体内部微小的异常变化，提供高分辨率的图像，帮助医生进行精确的诊断。
3. 多功能性：X射线和CT技术不仅在医学中具有广泛应用，还可用于工业探测、材料分析等领域。
四、X射线与计算机断层扫描技术的应用案例1. 医学领域a. 诊断疾病：CT技术广泛用于检测癌症、骨折、肺部疾病等，帮助医生做出准确的诊断。
b. 导航手术：通过CT技术生成的3D图像，可用于导航手术，减少手术风险和创伤。
c. 放射治疗：利用CT技术生成的图像，医生可以确定最佳放射治疗计划，确保肿瘤得到最大程度的破坏。
2. 工业领域a. 非破坏性检测：X射线和CT技术被广泛应用于工业领域，如航空、汽车和电子等，用于检测产品的完整性、缺陷和材料属性。
b. 质量控制：通过CT技术，可以检测产品的结构、尺寸和材料组成，确保产品符合质量要求。
五、X射线与计算机断层扫描技术的局限性1. 辐射风险：X射线和CT技术使用射线，长时间或频繁接受检查会增加辐射风险，特别是对于孕妇和儿童。
研究生医学影像学-总论计算机体层成像课件
03
计算机体层成像技术的临 床应用
肿瘤诊断
肿瘤检测
计算机体层成像技术能够检测出 肿瘤的存在，通过观察肿瘤在图 像中的形态、大小和位置，为医 生提供诊断依据。
肿瘤分期
通过计算机体层成像技术，医生 可以对肿瘤进行分期，了解肿瘤 的侵犯范围和扩散程度，为制定 治疗方案提供参考。
疗效评估
在治疗过程中，计算机体层成像 技术可以用于评估肿瘤的疗效， 通过观察肿瘤大小的变化来判断 治疗是否有效。
技术展望
降低辐射剂量 提高软组织分辨率
智能化诊断 普及化应用
未来计算机体层成像技术将致力于降低辐射剂量，减少对患者 身体的损伤。
通过技术改进，提高对软组织的分辨率，以便更准确地诊断疾 病。
结合人工智能和机器学习技术，实现计算机体层成像技术的智 能化诊断，提高诊断准确率。
随着技术的进步和成本的降低，计算机体层成像技术将更加普 及，为更像重建系统还需要与显示系统 进行数据传输和通信，以确保图 像数据的准确性和完整性。
04
01
图像重建系统负责对扫描系统产 生的原始数据进行处理和重建， 以生成可用于诊断的图像。
02
它通常包括高性能计算机、图像 处理软件和相应的存储设备。
图像重建系统能够根据不同的重 建算法和参数设置，对原始数据 进行滤波、去噪、增强等处理， 以获得高质量的图像。
02
计算机体层成像技术的基 本组成
扫描系统
扫描系统是计算机体层成像技 术的核心部分，负责产生图像 数据。
它通常包括一个X射线管、一 个检测器阵列和相应的机械装 置，用于控制X射线管和检测 器的运动。
扫描系统能够根据不同的扫描 模式和参数设置，对患者的身 体部位进行快速或慢速的扫描 。
医学图像处理-第3章-X射线计算机体层成像
26
3．灰度
灰度：指图像面黑白或明暗的程度。 从全黑到全白可有无数个不同的灰度。 CT 影像是以灰度分布的形式显示的图像 。
CT图像的本质是μ成像。
若CT值按2000个计算，相应的灰度值也有 2000个，即从全黑（CT值为－l000）到全白 （CT值为＋1000）有2000个不同的黑白或明 暗等级（灰度），CT像是一个灰度不同、且 灰度变化不连续的图像。
造成CT图像的不均匀性。
22
2．CT值
μ是一个物理量，CT值表达人体组织对X线
衰减的量值 。
CT值定义：CT影像中每个像素对应的物质 对X线线性平均衰减量大小的表示。应用中 CT值：人体被测组织的吸收系数与水的吸收
系数的相对值： CT值x wK w
CT值单位“HU” 。μw为73keV能量X线在水
解出180×180个单元体所对应的μ 。 32
3.2.2 数据采集基本原则
CT成像数据采集是利用X线管和检测器等的 同步扫描来完成。 检测器是一种X线光子转换为电流信号的换 能器。 1．须按空间位置有规律地进行 X线束经被测人体层面吸收的投影是X线束 扫描位置的函数。 数据采集须按照被测人体层面的空间位置有 规律地进行。
主要内容 3.1 CT成像技术发展 3.2 CT成像原理 3.3 数据采集与扫描方法 3.4 CT图像重建 3.5 CT图像处理 3.6 图像重建方法
4
第一节 CT成像技术发展
5
3.1 CT成像技术发展
1917年，雷登(J．Radon) 指出对二维或三 维的物体，可以从各个不同方向上的投影，用 数学方法计算出唯一的一张重建图像。称之谓 雷登变换。
7
1967年，豪斯菲尔德(Godfrey Hounsfield)制成了 第一台可用于临床的CT。1971年9月第一台头扫 描CT机安装在英国的一所医院中。
3．灰度
灰度：指图像面黑白或明暗的程度。 从全黑到全白可有无数个不同的灰度。 CT 影像是以灰度分布的形式显示的图像 。
CT图像的本质是μ成像。
若CT值按2000个计算，相应的灰度值也有 2000个，即从全黑（CT值为－l000）到全白 （CT值为＋1000）有2000个不同的黑白或明 暗等级（灰度），CT像是一个灰度不同、且 灰度变化不连续的图像。
造成CT图像的不均匀性。
22
2．CT值
μ是一个物理量，CT值表达人体组织对X线
衰减的量值 。
CT值定义：CT影像中每个像素对应的物质 对X线线性平均衰减量大小的表示。应用中 CT值：人体被测组织的吸收系数与水的吸收
系数的相对值： CT值x wK w
CT值单位“HU” 。μw为73keV能量X线在水
解出180×180个单元体所对应的μ 。 32
3.2.2 数据采集基本原则
CT成像数据采集是利用X线管和检测器等的 同步扫描来完成。 检测器是一种X线光子转换为电流信号的换 能器。 1．须按空间位置有规律地进行 X线束经被测人体层面吸收的投影是X线束 扫描位置的函数。 数据采集须按照被测人体层面的空间位置有 规律地进行。
主要内容 3.1 CT成像技术发展 3.2 CT成像原理 3.3 数据采集与扫描方法 3.4 CT图像重建 3.5 CT图像处理 3.6 图像重建方法
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第一节 CT成像技术发展
5
3.1 CT成像技术发展
1917年，雷登(J．Radon) 指出对二维或三 维的物体，可以从各个不同方向上的投影，用 数学方法计算出唯一的一张重建图像。称之谓 雷登变换。
7
1967年，豪斯菲尔德(Godfrey Hounsfield)制成了 第一台可用于临床的CT。1971年9月第一台头扫 描CT机安装在英国的一所医院中。
简述ct的成像原理
简述ct的成像原理
CT（Computed Tomography）是一种医学成像技术，利用X射线和计算机处理技术，能够获取人体或物体的断层图像。
CT的成像原理基于X射线的物质吸收特性。
当X射线通过人体或物体时，不同组织和结构对X射线的吸收程度不同。
X射线通过组织时会被吸收、散射或透射，被吸收的能量与组织的密度成正比。
CT设备通过旋转的X射线源和探测器阵列，获取多个不同角度下的X射线数据。
在CT成像过程中，X射线源会发射一束射线从不同方向通过被检查的区域。
探测器阵列则位于与X射线源相对的位置，记录射线经过被检查区域后的强度。
通过旋转X射线源和探测器阵列的运动，可以获取多个角度下的射线数据。
获取到的射线数据会被计算机处理和重建，生成具有不同密度分辨率的断层图像。
计算机将射线数据转化为数字信号，通过数学算法进行滤波、反投影和重建等处理，以获得详细的断层图像。
CT成像具有多层次、多方向和高分辨率的特点。
它能够显示不同组织和结构的密度差异，从而帮助医生进行疾病诊断和治疗规划。
在临床应用中，CT常用于检测肿瘤、骨折、出血等疾病，并广泛应用于
头部、胸部、腹部、骨骼等区域的成像。
随着技术的不断进步，CT成像的速度、分辨率和辐射剂量得到了显著改善。
现代CT设备采用了更快的旋转速度、更高的分辨率和更先进的重建算法，大大提高了成像质量和临床应用的效果。
同时，低剂量CT技术的发展也在减少射线剂量对患者的影响，使得CT成像在医学领域中更加安全和可靠。
CBCT的名词解释
CBCT的名词解释CBCT是一种计算机体层成像技术，全称为锥形束计算机体层成像（Cone Beam Computed Tomography）。
它是一种先进的医学成像技术，通过旋转的X射线束扫描目标区域来生成准三维的图像。
CBCT广泛应用于牙科、耳鼻喉科、颅面部影像学等领域，为医生提供了高分辨率的解剖结构信息，协助诊断和治疗。
一、CBCT的原理和技术特点CBCT的成像原理类似于传统的CT扫描技术，但有一定的区别。
CBCT使用的是锥形束，因此可以更加准确地还原立体结构的细节。
与传统CT扫描相比，CBCT的成像时间更短，辐射剂量更低，成本也较低。
这使得CBCT成为一种可行的医疗影像选择。
CBCT的技术特点主要有以下几点：1. 高分辨率成像：CBCT在成像过程中可以提供高分辨率的图像，使医生能够更清晰地观察和分析目标区域的细节结构。
这对于复杂的手术和诊断具有重要意义。
2. 三维重建：CBCT可以将多个二维投影成像进行处理，生成具有准确位置和形态的三维重建图像。
这种准确无歧义的图像有助于医生进行准确的手术规划和诊断。
3. 全景成像：CBCT可以实现全景成像，即一次扫描就可以得到目标区域的全景图像。
这使得医生能够在单个图像上获得整个解剖结构的信息，从而更全面地了解患者的病情。
二、CBCT在牙科领域的应用CBCT在牙科领域的应用非常广泛。
它为牙科医生提供了更详细的牙齿和颌面部的解剖结构信息，有助于诊断和治疗各种疾病。
1. 牙种植术前评估：CBCT可以提供三维的骨量和骨密度信息，帮助医生确定是否适合进行种植手术。
此外，CBCT还可以评估患者的牙根形态和周围组织的情况，为手术方案的制定提供参考。
2. 牙槽窦疾病的诊断：CBCT对于牙槽窦疾病的诊断非常有帮助。
通过CBCT 图像，医生可以观察到牙槽窦的解剖结构，确诊窦腔炎、囊肿等疾病，并为手术治疗提供准确的定位和规划。
3. 牙根吸收和牙齿移动的评估：CBCT可以准确评估牙根吸收和牙齿移动的情况。
第二章 X射线影像_X射线计算机断层成像
1) 窗口技术 人体组织的CT值 人体组织的 值(-1000Hu ~ +1000Hu) (1) 如2000Hu分成 分成2000个灰度级，则相差60Hu人眼才可能 个灰度级，则相差 人眼才可能 分成 个灰度级 分辨。不利正确诊断。且计算机速度容量也不容许。 分辨。不利正确诊断。且计算机速度容量也不容许。 2000/60=33
(2) CT扫描用 射线束 扫描用X射线束 扫描用 射线。一般情况下， 有一定能谱宽度的连续 X 射线。一般情况下，可用有效能量 来表示CT扫描能量 扫描能量。 来表示 扫描能量。 (3) 窄束 射线的获取 窄束X射线的获取 射线通过准直器孔后被准直成扁形的窄束状线束， 射线通过准直器孔后被准直成扁形的窄束状线束 准直器 : X射线通过准直器孔后被准直成扁形的窄束状线束， 束宽决定于准直器孔径的宽度， 一般1~2mm， 束高 束宽决定于准直器孔径的宽度 ， 一般 ， 决定于准直孔径的高度，一般3~15mm。 决定于准直孔径的高度，一般 。 断层厚度与束高对应， 断层厚度与束高对应， 它也基本上决定了体素 的高度。 的高度。 国标定义层厚： 国标定义层厚 ：在扫描 野的中心处X射线扫描 野的中心处 射线扫描 层面的有效宽度。 层面的有效宽度。
体素 图2-20 脑断层体素
2. 扫描与投影
(1) 扫描与投影 扫描：用近于单能窄束的X射线束以不同的方式 射线束以不同的方式、 扫描 ： 用近于单能窄束的 射线束以不同的方式、 按一定的 顺序、 顺序、沿不同的方向对划分好体素编号的受检体体层进 行投照， 行投照，并用高灵敏度的探测器接收透射一系列体素后 出射X线束强度 这就是X-CT重建图像中采用的获取投 线束强度。 出射 线束强度。这就是 重建图像中采用的获取投 影数值的物理技术，即通常说的采集数据的扫描技术。 影数值的物理技术，即通常说的采集数据的扫描技术。 投影：投照受检体后出射X线束的强度 称为投影， 投影：投照受检体后出射 线束的强度 I 称为投影，投影的 数值称为投影值，投影值的分布，称为投影函数。 数值称为投影值，投影值的分布，称为投影函数。 扫描的方式有平移扫描，旋转扫描，平移加旋转扫描等。 扫描的方式有平移扫描，旋转扫描，平移加旋转扫描等。
X线计算机体层成像设备XCT
❖ （二）准直器
❖ 有两个准直器，一种是X线管前端旳为前准直器 ，决定CT扫描层厚。一种是探测器端旳为后准直 器，它旳狭缝分别对准每一种探测器，使探测器 只接受垂直于探测器方向旳射线，尽量降低来自 其他方向旳散射产生旳干扰。为了在剂量不增长 旳前提下，有效地利用X射线，探测器孔径宽度 要略不小于前准直器宽度。
❖• 1. 反投影法
❖反投影法（back projection） 又称 总和法 或线 性叠加法。它是利用全部X线旳P值计算各个像素 旳μ值旳二维分布。。它是利用全部X线旳P值计 算各个像素旳μ值旳二维分布。
❖ 基本原理：是将所测得旳投影值按其原途径平均 旳分配到每一点上，各个方向上投影值反投影后 ，在影像处进行叠加，推断出原图像。
❖ 反投影数量愈多，重建图像愈接近于原图像，但 因为存在星形伪影，而使得重建图像旳边沿部分 模糊不清。目前已经不采用这种成像算法。
❖ 2.迭代法
❖ 以称逐次近似法。迭代法被Hounsfield应用到 EMI扫描机中，目前旳临床用CT已经不再采用这 种措施，故不作简介。
❖ 3.分解法（解析法）
❖ 分解法因为运算量较小，图像质量较高，目前CT 机基本上都采用这种图像重建旳措施。
❖ 另外，为了实现扇形束CT扫描和螺旋扫描，在分 解法旳基础上，建立了扇形束CT算法和螺旋CT 算法，因为比较复杂不再作简介。
第三节 CT扫描机旳基本构成
❖ CT扫描机可分为三个主要部分 ❖ 1.数据采集系统。 ❖ 2.计算机和图像重建系统。 ❖ 3.图像显示、统计和存储系统。
一、数据采集系统 ❖ °~30°）扇形X线束替代了直线笔形束，探 测器增至几十个，扫描时间缩至10秒到1.5分钟， 矩阵象素与第一代CT机相同，可用于颅脑和腹部 。
体层摄影的名词解释
体层摄影的名词解释体层摄影是一种医学成像技术，通过使用X射线和计算机算法，可以生成高分辨率的三维图像，以帮助医生诊断和治疗疾病。
这项技术于20世纪70年代末首次引入医疗领域，并迅速成为临床实践中不可或缺的工具。
本文将对体层摄影的原理、技术、应用以及存在的一些问题进行解释和探讨。
体层摄影的原理是利用X射线的穿透性质以及计算机的图像重建算法。
在传统的X射线平片摄影中，影像是通过在人体正面或侧面放置X射线源和感光胶片，然后对其进行曝光和显影生成的。
而体层摄影则通过围绕患者旋转的高速X射线源和感应器，连续拍摄多个角度的影像。
这些影像通过计算机算法进行处理，并重新构建成高分辨率的三维图像，使医生可以更准确地检查和分析患者的内部结构。
体层摄影的技术主要分为两种，即计算机断层扫描（CT扫描）和磁共振成像（MRI）。
CT扫描使用X射线进行成像，可以产生具有高对比度和空间分辨率的图像。
它广泛应用于密度差异较大的组织和器官的检查，如骨骼、血管、肺部和腹部等。
而MRI则利用强磁场和无害的无线电波，生成具有较好软组织对比度的图像。
MRI技术适用于检查脑部、关节、脊柱和内脏器官等。
体层摄影广泛应用于临床实践中的各个领域。
在诊断方面，它可以帮助医生检测和定位肿瘤、感染、出血等疾病。
在治疗方面，体层摄影可以为手术提供导航和规划，减少手术风险。
此外，它还在放射治疗和介入性操作中发挥着重要的作用。
然而，体层摄影也存在一些问题和挑战。
首先，由于需要使用X射线或强磁场等辐射性能源，可能对患者产生一定的辐射风险。
因此，在使用体层摄影之前，医生必须全面评估患者的风险与收益。
其次，体层摄影所获得的图像是一个静态的瞬间，不能反映患者的动态生理或代谢变化，这在一些情况下可能会导致诊断误差。
此外，体层摄影设备的成本高昂，维护和操作也需要专业的技术支持。
随着科技的进步和医学的发展，体层摄影技术不断演进，不仅在成像质量上得到提升，还在快速成像、低剂量辐射和功能成像等方面取得了重要突破。
全身用X射线计算机体层摄影装(BrightSpeed Elite)
全身用X射线计算机体层摄影装（BrightSpeed Elite）【结构】基本构成：扫描架、患者支架、控制台、电源分配装置，其中扫描架包含X射线发生器(球管)、高压发生器、探测器，控制台包含计算机图像处理系统。
主要性能：探测器(16层CT)；探测器物理结构外8排，Z轴ISO 中心1.25mm有效探测尺寸，探测器物理结构内16排，Z轴ISO中心0.625mm有效探测尺寸；扫描时间：0.5s、0.6s、0.7s、0.8s、0.9s、1.0s、2.0s、3.0s、4.0s；体层厚度：0.625mm、1.25mm、2.5mm、3.75mm、5mm、7.5mm、10mm。
【详细说明】继承了64排CT的先进技术和高级临床应用GE医疗CT的先进技术和高级临床应用，第二代心脏全功能16层螺旋CT.对于工作繁忙的影像中心来说，全功能的Brightspeed Elite型16层螺旋CT可以满足各种临床检查的要求，包括心脏的冠脉检查，全身血管以及胸、腹及盆腔的大面积扫描，Brightspeed Elite所具有的高稳定性和丰富的临床应用，使其成为综合性医院的理想选择。
丰富的功能和精准的图像有助于提高诊断的准确性•高品质图像：优化设计的影像链系统，提供出色清晰的图像。
•操作便利：强大的控制台使自动处理功能触手可及，便于技术人员操作。
该控制台同时预设了超过300套的扫描预案，能满足各种扫描的需求。
•舒适性和灵活性：Freedom Workspace工作台具有智能的人体工学设计，更舒适，提供更多选项，同时可以减少操作压力和劳损。
•系统提供更易用的患者定位功能，轻松地对体重高达200公斤的患者进行全身检查。
继承了64排CT技术。
出色的技术给您提供更清晰的图像和更丰富的临床功能：•智能斑块彩色编码技术能够鉴别出血管内斑块的性质，其对及时发现冠脉内的软斑块，有着积极地作用。
•新的15项临床功能操作便捷，能够满足各个科室对临床诊断的需求。
第三章 X射线计算机体层成像
第三章 X射线计算机体层成像第5题第9题第11题第14题第16题第18题第21题3-1 普通X射线影像与X-CT影像最大的不同之处是什么？答：二者最大的不同之处在于：X-CT像是断层图，而普通X射线摄影像是多器官的重叠像。
3-2 何为体层？何为体素？何为像素？在重建CT像的过程中，体素与像素有什么关系？答：所谓体层，指的是受检体中的一个薄层，又称之为切层。
在建立CT图像的扫描过程中，受检体中被X射线束透射的部分就是此切层。
所谓体素，是指在受检体内欲成像的层面上按一定的大小和一定的坐标人为划分的形如一小段火柴杆状的小体积元。
对划分好的体素要进行空间位置编码（即在层面上按体素的划分顺序，对体素进行位置编号），从而形成编好排序的体素阵列。
所谓像素系指构成图像的基本单元。
对于二维图像来说，这些像素就是图像平面的小面积元。
像素是按一定的大小和一定的坐标人为划分的。
对划分好的像素也要进行空间位置编码（即在图像平面上按像素的划分顺序，对像素进行位置编号），从而形成编好排序的像素阵列。
根据重建CT图像的思想，体素和像素的关系是：二者一一对应，使体素的坐标排序和像素的坐标排序要完全相同，并使各体素的特征参数（即线性吸收系数或衰减系数）值的大小被对应的像素以灰度的方式表现，从而在图像画面上形成灰度分布的图像。
3-3 重建CT图像都要通过扫描来采集足够的投影数据，请问何为扫描？扫描有哪些方式？答：扫描是采集重建图像数据而使用的物理技术。
在X-CT重建图像过程中，首先要进行的就是对受检体的扫描。
所谓扫描，是用近于单能窄束的X射线束以不同的方式、按一定的顺序、沿不同的方向对划分好体素的受检体切层进行投照，这就是X-CT重并用高灵敏度的探测器接受透射各体素后的出射X线束的强度I。
建图像中采用的获取投影数值的物理技术，也即通常所说的采集数据的扫描技术。
扫描的方式有平移扫描、旋转扫描、平移加旋转扫描等。
扫描方式的选择着眼于加快重建图像的速度，同时，扫描方式的采用也与算法互相制约。
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18
1．线性吸收系数
在均匀物体中，X线衰减服从指数规律
I I0el
Lambert-Beer式是吸收定律。 由于人体器官或组织由多种物质成分和不同 密度构成的，X线穿透人体时各点对X线的吸
收系数μ不同。
19
入射第一个体素的X线强度为I0时，透过第一 个体素的X线强度Il：
I1 I0e1l
设第二个体素的吸收系数为μ2，X线经第二 个体素透射出的强度I2：
A. M. Cormack
Central Research Laboratories, EMI London
Tufts University Medford, MA, USA
Electric and Musical Industries
百代唱片公司
9
10
11
第二节 CT成像原理
12
3.2.1 CT工作过程
16
3.2.3 物理原理
CT成像本质上是人体组织的衰减系数μ成像。
成像物理原理为通过CT扫描机构扫描获取求 解μ的方程组；解方程组获得人体某一体层面
各个体素的μ值；再将μ值转换为CT值；最后
将CT值变换成能视觉识别的灰度图像。
17
1．线性吸收系数
CT成像中物体对X线的吸收起主要作用，忽 略对X线的散射作用。
衰减的量值 。
CT值定义：CT影像中每个像素对应的物质 对X线线性平均衰减量大小的表示。应用中 CT值：人体被测组织的吸收系数与水的吸收
系数的相对值： CT值x w K w
CT值单位“HU” 。μw为73keV能量X线在水
中的线性衰减系数，μ =1m-1。
23
2．CT值
不同组织CT值可以通过测量其μ计算。
中文为计算机体层摄影成像，它代表一种图像 重建技术。
2
CT作为一种公认的成熟、快速、可靠的 影像设备，正在各级医院的诊断和治疗中发挥 着日益重要的作用，并得到广泛的应用。近五 年来，多层螺旋CT的推出和新的应用软件的 开发，使CT进入又一个快速发展期，各种类 型的CT机大量推出。
3
第三章 X线计算机体层摄影
CT装置从不同方向上进行扫描（scanning），来获取足
够的数据建立求解μ的方程。
μ与X线能量之间有着依赖关系，即μ随X线能量的增大
而减小。
一般X线束以单一频率、固定能量线束穿透物体，可检
测到比较稳定的μ。
应在CT成像过程中进行校正以减小由X线束硬化效应
造成CT图像的不均匀性。
22
2．CT值
μ是一个物理量，CT值表达人体组织对X线
360度
6
• 1956年，天文学家Bracewell用这种方法处理了 从太阳发射来的微波信息，并得到了这些数据 所描绘的太阳微波发射图。
• 最初把投影图像重建术应用于医学领域的当推 无线电天文学家奥顿道夫(W.H.Oldendorf)。他 在1961年用放射源碘131完成了著名的旋抟 – 平 移试验，向人们揭示了获取投影数据的基本原 理与方法。
7
1967年，豪斯菲尔德(Godfrey Hounsfield)制成了 第一台可用于临床的CT。1971年9月第一台头扫 描CT机安装在英国的一所医院中。
1972年，第一张临床CT图像是在伦敦的Atkinson Morley医院拍摄的。用9天时间采集数据，2.5小 时重建一幅图像，区分衰减系数4%。
第三章 X线计算机体层摄影
CT ( Computed Tomography )
计算机断层摄影
1
CT是英文“Computed Tomography”的缩写。 词根“tomo”含有断层的意义，具体解释为通过 对一单个层面成像而形成的X线摄影技术。
从名字不难看出CT的技术基础是计算机技 术和X线断层摄影技术。
I2 I1e2l
20
1．线性吸收系数
I2 (I0 e 1 l)e 2 l I0 e (1 2 )l
第n个体素透射出的X线强度In：
IInI0e (1 2 n)l
12
n
1I ln
l I0
21
1．线性吸收系数
为建立CT图像，必须求出每个体素的吸收系数μ1、μ2、 μ3…… μn。
求n个吸收系数，需要建立n个或n个以上的独立方程。
主要内容 3.1 CT成像技术发展 3.2 CT成像原理 3.3 数据采集与扫描方法 3.4 CT图像重建 3.5 CT图像处理 3.6 图像重建方法
4
第一节 CT成像技术发展
5
3.1 CT成像技术发展
1917年，雷登(J．Radon) 指出对二维或三 维的物体，可以从各个不同方向上的投影，用 数学方法计算出唯一的一张重建图像。称之谓 雷登变换。
CT立即受到了医学界的热烈欢迎，成功震惊了 整个医学界，CT的发明被认为是“自从伦琴1895 年发现X 线以来，在放射医学、医学物理和相关 学科领域里，没有能与之相比拟的发明” 。
8
Hounsfield和Cormack因发明CT获得 1979年诺贝尔医学和生理学奖。
G. N. Hounsfield
14
3.2.2 CT成像特点
1．真正的断面图像； 2．能显示人体层面组织、器官的解剖结
构，密度分辨力高； 3．可做定量分析； 4．可进行各种图像处理。
15
3.2.2 CT成像特点
局限性和不足： ①图像的空间分辨力未超过常规X线检查。 ②并非适合所有脏器检查。 ③定位、定性诊断准确性受各种因素影响。 ④图像基本上只反映解剖学方面的情况。 ⑤只能作横断面扫描。
例选用X线能约为73keV时，μ水=1；μ骨骼=1.9～2.0 （2）；μ空气为0.0013（0）。得到的CT值：
水
0HU
致密骨 ＋000HU
空 气 －1000HU
凝固血 56～76HU
脑灰质 36～46HU
脑白质 22～32HU
血
12HU
脂 肪 －100HU
24
2．CT值
人体各种组织的CT值在骨骼和空气的CT值范 围内。X线能量不同组织的CT值也不一样。
13
3.2.1 CT工作过程
CT系统：X线管、准直器、检测器、扫描机构、 测量电路、计算机、监视器等部分组成。
基本工作过程：X线——前准直器形成很细的 直线射束——人体被检测层面——射出的X线束 到达后准直器——检测器，检测器将含有信息 的X线转变为相应的电信号——测量电路将电信 号放大——ADC变为数字信号——计算机处理 系统处理（图像重建） 按监视器扫描制式编码， 屏幕上表示出不同灰度，显示人体这一层面上 组织密度图像。
1．线性吸收系数
在均匀物体中，X线衰减服从指数规律
I I0el
Lambert-Beer式是吸收定律。 由于人体器官或组织由多种物质成分和不同 密度构成的，X线穿透人体时各点对X线的吸
收系数μ不同。
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入射第一个体素的X线强度为I0时，透过第一 个体素的X线强度Il：
I1 I0e1l
设第二个体素的吸收系数为μ2，X线经第二 个体素透射出的强度I2：
A. M. Cormack
Central Research Laboratories, EMI London
Tufts University Medford, MA, USA
Electric and Musical Industries
百代唱片公司
9
10
11
第二节 CT成像原理
12
3.2.1 CT工作过程
16
3.2.3 物理原理
CT成像本质上是人体组织的衰减系数μ成像。
成像物理原理为通过CT扫描机构扫描获取求 解μ的方程组；解方程组获得人体某一体层面
各个体素的μ值；再将μ值转换为CT值；最后
将CT值变换成能视觉识别的灰度图像。
17
1．线性吸收系数
CT成像中物体对X线的吸收起主要作用，忽 略对X线的散射作用。
衰减的量值 。
CT值定义：CT影像中每个像素对应的物质 对X线线性平均衰减量大小的表示。应用中 CT值：人体被测组织的吸收系数与水的吸收
系数的相对值： CT值x w K w
CT值单位“HU” 。μw为73keV能量X线在水
中的线性衰减系数，μ =1m-1。
23
2．CT值
不同组织CT值可以通过测量其μ计算。
中文为计算机体层摄影成像，它代表一种图像 重建技术。
2
CT作为一种公认的成熟、快速、可靠的 影像设备，正在各级医院的诊断和治疗中发挥 着日益重要的作用，并得到广泛的应用。近五 年来，多层螺旋CT的推出和新的应用软件的 开发，使CT进入又一个快速发展期，各种类 型的CT机大量推出。
3
第三章 X线计算机体层摄影
CT装置从不同方向上进行扫描（scanning），来获取足
够的数据建立求解μ的方程。
μ与X线能量之间有着依赖关系，即μ随X线能量的增大
而减小。
一般X线束以单一频率、固定能量线束穿透物体，可检
测到比较稳定的μ。
应在CT成像过程中进行校正以减小由X线束硬化效应
造成CT图像的不均匀性。
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2．CT值
μ是一个物理量，CT值表达人体组织对X线
360度
6
• 1956年，天文学家Bracewell用这种方法处理了 从太阳发射来的微波信息，并得到了这些数据 所描绘的太阳微波发射图。
• 最初把投影图像重建术应用于医学领域的当推 无线电天文学家奥顿道夫(W.H.Oldendorf)。他 在1961年用放射源碘131完成了著名的旋抟 – 平 移试验，向人们揭示了获取投影数据的基本原 理与方法。
7
1967年，豪斯菲尔德(Godfrey Hounsfield)制成了 第一台可用于临床的CT。1971年9月第一台头扫 描CT机安装在英国的一所医院中。
1972年，第一张临床CT图像是在伦敦的Atkinson Morley医院拍摄的。用9天时间采集数据，2.5小 时重建一幅图像，区分衰减系数4%。
第三章 X线计算机体层摄影
CT ( Computed Tomography )
计算机断层摄影
1
CT是英文“Computed Tomography”的缩写。 词根“tomo”含有断层的意义，具体解释为通过 对一单个层面成像而形成的X线摄影技术。
从名字不难看出CT的技术基础是计算机技 术和X线断层摄影技术。
I2 I1e2l
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1．线性吸收系数
I2 (I0 e 1 l)e 2 l I0 e (1 2 )l
第n个体素透射出的X线强度In：
IInI0e (1 2 n)l
12
n
1I ln
l I0
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1．线性吸收系数
为建立CT图像，必须求出每个体素的吸收系数μ1、μ2、 μ3…… μn。
求n个吸收系数，需要建立n个或n个以上的独立方程。
主要内容 3.1 CT成像技术发展 3.2 CT成像原理 3.3 数据采集与扫描方法 3.4 CT图像重建 3.5 CT图像处理 3.6 图像重建方法
4
第一节 CT成像技术发展
5
3.1 CT成像技术发展
1917年，雷登(J．Radon) 指出对二维或三 维的物体，可以从各个不同方向上的投影，用 数学方法计算出唯一的一张重建图像。称之谓 雷登变换。
CT立即受到了医学界的热烈欢迎，成功震惊了 整个医学界，CT的发明被认为是“自从伦琴1895 年发现X 线以来，在放射医学、医学物理和相关 学科领域里，没有能与之相比拟的发明” 。
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Hounsfield和Cormack因发明CT获得 1979年诺贝尔医学和生理学奖。
G. N. Hounsfield
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3.2.2 CT成像特点
1．真正的断面图像； 2．能显示人体层面组织、器官的解剖结
构，密度分辨力高； 3．可做定量分析； 4．可进行各种图像处理。
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3.2.2 CT成像特点
局限性和不足： ①图像的空间分辨力未超过常规X线检查。 ②并非适合所有脏器检查。 ③定位、定性诊断准确性受各种因素影响。 ④图像基本上只反映解剖学方面的情况。 ⑤只能作横断面扫描。
例选用X线能约为73keV时，μ水=1；μ骨骼=1.9～2.0 （2）；μ空气为0.0013（0）。得到的CT值：
水
0HU
致密骨 ＋000HU
空 气 －1000HU
凝固血 56～76HU
脑灰质 36～46HU
脑白质 22～32HU
血
12HU
脂 肪 －100HU
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2．CT值
人体各种组织的CT值在骨骼和空气的CT值范 围内。X线能量不同组织的CT值也不一样。
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3.2.1 CT工作过程
CT系统：X线管、准直器、检测器、扫描机构、 测量电路、计算机、监视器等部分组成。
基本工作过程：X线——前准直器形成很细的 直线射束——人体被检测层面——射出的X线束 到达后准直器——检测器，检测器将含有信息 的X线转变为相应的电信号——测量电路将电信 号放大——ADC变为数字信号——计算机处理 系统处理（图像重建） 按监视器扫描制式编码， 屏幕上表示出不同灰度，显示人体这一层面上 组织密度图像。