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第四节CT成像原理知识流程图,包括:病人被送入机架后,X线球管和探测器围绕病人旋转扫描采集数据,其发出的X射线经由球管端的准直器高度准直。射线通过人体后,源射线被衰减,衰减的射线由探测器接收。
编辑于2022-05-15 23:13:49ct
③参考射线和衰减射线都转换为电信号,由放大电路进行放大;再由逻辑放大电路根据衰减系数和体厚指数进行计算、放大。
④经计算后的数据送给计算机前,还需由模数转换器将模拟信号转换为数字信号,然后再由数据传送器将数据传送给计算机。
⑤计算机开始处理数据。数据处理过程包括校正和检验,校正是去除探测器接收到的位于预定标准偏差以外的数据;检验是将探测器接收到的空气参考信号和射线衰减信号进行比较。校正和检验是利用计算机软件重新组合原始数据。
⑥通过阵列处理器的各种校正后,计算机作成像的卷积处理。
⑦根据扫描获得的解剖结构数据,计算机采用滤过反投影重建算法也称卷积反投影法重建图像。
⑧重建处理完的图像再由数模转换器转换成模拟图像,送到显示器显示,或送到硬盘暂时储存,或交激光相机摄制成照片。
②射线通过人体后,源射线被衰减,衰减的射线由探测器接收。
X线的衰减是指射线通过物体后强度的减弱,其间一些光子被吸收,而另一些光子被散射,衰减的强度大小通常与物质的原子序数、密度、每克电子数和源射线的能量大小有关。
CT成像中以多能谱射线为主。多能谱射线通过物体后的衰减并非是指数衰减,而是既有质的改变也有量的改变。经衰减后光子数减少,射线的平均能量增加,并使通过物体后的射线硬化。
光电作用主要发生在高原子序数组织中,在某些软组织和低原子序数的物质中则作用较小;康普顿效应是发生在软组织中,在密度有差别的组织中康普顿效应的作用则有所不同。
在成像系统中,基本组成或必备的条件是具有一定穿透力的射线束和产生、接收衰减射线的硬件设备;其中,对射线束的要求包括它的形状、大小、运动的路径和方向。
①病人被送入机架后,X线球管和探测器围绕病人旋转扫描采集数据,其发出的X射线经由球管端的准直器高度准直。
逐层采集法是X射线管围绕人体旋转,探测器同时接收采样数据,然后X线管停止旋转,检查床移到下一个扫描层面,重复进行下一次扫描,一直到全部预定的部位扫描完成。其间每一次只扫描一个层面
容积数据采集法是螺旋CT扫描时采用的方法,即病人屏住呼吸的同时,扫描机架单向连续旋转X线管曝光,检查床同时不停顿单向移动并采集数据,其采集的是一个扫描区段的容积数据。
多层螺旋CT扫描与单层螺旋CT相比,扫描采用的射线束已超越扇形束的范围,被称之为锥形束。多层螺旋CT扫描,由于射线束形状的改变,图像重建时需解决的主要问题是长轴方向梯形边缘射线
双源CT:不同于单个X线管和单套探测器的CT系统,是在扫描机架内安装两套X线管和两套探测器系统。两套采集系统呈90°放置,因受机架内空间限制,一套探测器系统覆盖50cm的全部扫描视野,另一套探测器覆盖26cm的扫描中心视野,两套系统可分别调节kV和mAs,可以同时采集图像或单套系统采集图像,时间分辨力明显提高。
(1)时间分辨力提高,在进行心脏检查时,单源CT进行图像采集X线管和探测器旋转180°才能获得足够的数据重建图像,而双源CT只需旋转90°即可获得足够的图像数据,使用0.28~0.33秒机架旋转时间,时间分辨力减低到75~83毫秒,对心率快的患者进行心脏检查亦可获得较高质量的图像。
(2)可获得双能量CT数据,两套X线管可分别采用不同的能级,一般为140kV和80kV,在一次扫描中获得两套成像数据,把两套数据比较成像,可以进行靶部位物质的辨别区分、定性、分离,从而获得形态学外的被扫描部位信息,例如:心血管混合性斑块定性、肾结石成分定性分析、去除骨骼遮盖、去除血管斑块等。
(3)心脏检查辐射剂量降低,由于时间分辨力的提高,图像采集速度提高,避免了多扇区重建技术必须采用的大剂量扫描,从而降低了心脏扫描辐射剂量。
所谓多层螺旋CT(MSCT)是指安装有多排探测器的螺旋CT设备,因此又称多排探测器CT(MDCT),X线管每旋转一周,即可完成多层面的容积数据采集井重建出多个层面的图像。 MSCT扫描的主要技术特点:一次同时进行N层扫描的MSCT其X线束被多排探测器接收,层厚与X线束的宽度无直接相关,而与被激活的探测器排数有关,并可在回顾性重建时在一定范围内改变。 MSCT的螺距定义为:P=(X线管旋转一周进床距离)/(X线管总准直器宽度)。
目前CT图像重建主要使用的方法是滤过反投影重建法以及近些年被重新开发使用的迭代重建法。 重建后图像的大小与是否采用放大有关;图像的亮度则与X射线通过物体后的衰减大小有关
迭代法重建的主要优点是:通过反复迭代处理后可减少图像伪影和降低辐射剂量,即可以用较少的辐射剂量达到满足诊断要求的图像;主要缺点是:迭代法重建计算量大,受计算机运行速度的影响。
滤过反投影法的主要优点是:计算方法简单、快速、实用,对计算机设备的要求低;主要缺点是图像重建过程中忽略了噪声的影响,它是将辐射线假设为一个点源,即在图像重建过程中不考虑焦点面积、探测器面积、采样体素的形态等等;其次是不能处理采样数据不足的扫描(如金属物质、肥胖病人等)。
心电门控螺旋扫描用于16层以上的心脏成像。
心电门控螺旋扫描又被称为回顾性心电门控螺旋扫描,目前用于16层以上螺旋CT的心脏成像。 心电门控方法是:在记录心电监控信号的同时,采集一段时间、全部心动周期的扫描数据,采用回顾性图像重建的方法,将心动周期舒张期的图像重建用于诊断。回顾性心电门控的图像重建分两个步骤:第一步采用多层螺旋内插,以修正扫描时检查床移动的影响;第二步根据所需图像的位置,采用部分扫描数据重建横断面图像。采用一周扫描的部分数据重建图像,可提高心脏扫描的时间分辨率。 回顾性心电门控螺旋扫描可采用单个或多个扇区重建心脏图像,目的是为了提高心脏成像的图像质量。一般在心率较慢时常采用单扇区重建;在心率较快时采用2扇区或多扇区重建。
“回顾性”可以理解成是回放,必须有一整套的内容。
“回顾性”把整个心动周期都扫一遍,然后在里面“挑”有用的信息。
心电门控心电触发序列扫描用于4层的心脏成像。
心电触发序列扫描是根据心电监控预设的扫描时机,在病人心电图R波的间期触发序列扫描,触发方式既可以选择R-R间期的百分比,也可以选择绝对值毫秒。这种方式又被称为前瞻性心电门控触发序列。
“前瞻性”可以理解成是有计划的、选择性的去扫描
“前瞻性”那肯定要心率正常,好控制的
16层以上螺旋CT的图像重建与4层螺旋CT不同,都已将锥形束边缘部分射线一起计算。 Siemens西门子公司采用了一种被称为“自适应多平面重建”(AMPR)的方法。 GE公司是采用了“加权超平面重建”的方法。 Toshiba东芝和Philips飞利浦都采用了Feldkamp重建算法。
多层螺旋CT的图像重建多层螺旋扫描的图像重建预处理,基本是一种线性内插方法的扩应用。但因为多层螺旋扫描探测器排数增加,在重建断面没有可利用的垂直射线。 多层螺旋 CT 扫描与单层螺旋 CT 相比,扫描采用的射线束已超越扇形束的范围,被称之为锥。由于射线束的形状改变,因此在图像重建中产生了一些新的问题,最主要的是扫描长轴方同带形边缘射线的处理。
4层螺旋CT扫描仪大部分采用不考虑锥形束边缘的预处理。 (1)扫描交叠采样的修正 (2)Z轴滤过长轴内插法 (3)扇形束重建 (4)多层锥形束体层重建:
单层螺旋CT扫描图像重建:360°线性内插算法在螺旋扫描方法出现的早期被使用,它是采用360°扫描数据向外的两点通过内插形成一个平面数据。这种内插方法的主要缺点是由于层厚敏感曲线(SSP)增宽,使图像的质量有所下降。 180°线性内插算法是采用靠近重建平面的两点扫描数据,通过内插形成新的平面数据。180°线性内插和360°线性内插这两种方法最大的区别是,180°线性内插采用了第二个螺旋扫描的数据,并使第二个螺旋扫描数据偏移了180°的角,从而能够靠近被重建的数据平面。这种方法能够改善SSP,提高成像的分辨力,进而改善了重建图像的质量。