第二章CT成像原理.ppt

第三节　X射线计算机断层成像X－CT * 一、X-CT的基础知识 二、传统X-CT的扫描方式 三、电子束扫描方式 四、螺旋CT 五、X-CT图像的质量控制 1917 Radon 提出三维图像重建理论 1972 英国研制成功第一台头部X-CT 此后 → 全身CT → 心脏CT → 螺旋CT （ X-ray computed tomography ） 普通X射线摄影： 多器官重叠影像 X – CT： 清晰的断层影像 清晰的断层影像 普通X射线摄影X-CT断层图像示意图 X射线 断面 重叠像 非重叠像 X射线底片 检测器 X射线管 第一节　X－CT的基础知识 X-CT（x-ray computed tomography,X-CT)运用扫描并采集投影的物理技术，以测定X射线在人体内的衰减系数为基础，采用一定算法，经计算机运算处理，求解出人体组织的衰减系数值在某剖面上的二维分布矩阵，再转为图像上的灰度分布，从而实现建立断层解剖图像的现代医学成像技术。由此可见，CT的本质是衰减系数成像。 基本原理： 一、断层与解剖断面 断层：是指在受检体内接受检查并欲建立图像的薄层，又称之为体层。断层有一定的厚度，它的两个表面可视为是平行的平面。 2.解剖断面：是指生物体上的某一剖面，此剖面是一平面即是指断层标本的表面。 图像薄层 头部断层 X-CT图像是断层形态结构的平均，此平均代表解剖断面形态结构 二、体素与像素 体素（voxel）：是指在受检体内欲成像的断层面上，按一定大小和一定坐标人为地划分的很小的体积元。对划分好的体积元要进行空间编码，这就形成了具有坐标排序的体素阵列。 脑断层体素 体素 长或宽 1～2mm 高 3～15mm 2.像素（pixel）：是指在图像平面上划分的很小的小单元，它是构成一幅图像的最小点，是构成图像的基本单元。 3.体素与像素之间的对应关系 三、扫描与投影 扫描（scanning）：是指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编号的受检体断层进行投照，并用高灵敏物检测器接收透射体素阵后的出射X线束强度。（采集数据） 投影：把投照受检体后出射x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。 检测器 X ray tube 检测器 X ray tube 位置1 位置2 CT扫描用X射线束：它是有一定能谱宽度的连续X射线。 窄束X射线的获取： 准直器 准直器 散射线 检测器 射线源 基本思路：由投影值求解衰减系数分布 单能窄束X射线透射各向同性均匀连续介质衰减函数 CT 本质即? 值二维分布 CT图像重建原理: 基本原理：X射线衰减规律 I0是入射X射线强度，I是X射线出射强度，?是均匀介质的线性衰减系数(linear attenuation coefficient)或线性吸收系数(linear absorption coefficient) 四、图像重建的数理基础 μn μ3 μ2 四、图像重建的数理基础 μ1 … I0 In 1.投影方程建立 （对于非均匀介质） d μ(l) P称投影或投影函数 μ值连续变化(一维) p （1）X射线束通过非均匀介质 当X射线沿不同路径扫描时 就会得到一系列的线性方程 只要独立方程数等于体素数目 就可联立求出所有体素的 μ i 值 μ i 值的 二维分布矩阵 μ i 值的 数字图像 除方程法外还有多种算法 目前CT机普遍采用滤波反投影法 这种重建图像的算法称为方程法 方程法因运算量太大而不实用 （2）图像重建反投影法（总和法） 投影 反投影 利用所获投影数值 反向投回各体素中 求出各体素的μ值 实现图像的重建 反投影法图像重建过程 1 2 3 4 4 6 4 6 1 5 5 4 3 3 7 7 5 2 3 5 3 6 9 12 13 16 19 22 00 450 900 1350 等效 － 10 投影相加 （体素格中数字表示该体素μ值） 1 2 3 4 结论：反投影法可以重建原来的数据。 基数等于所有体素的特征参数的总和。 结论：反投影法将产生边缘失锐现象 边缘失锐的消除－滤波反投影法 五、CT值与灰度显示 1.CT值：CT机中的X射线强度测量是相对量，也就是说测得的是μ值的相对值。国标对CT值的定义为：CT影像中每个像素所对应的物质X射线线性平均衰减量大小的表示。实际中，均以水的衰减系数μ水作为基准，若某种物质的衰减系数为μ，则其对应的CT值由下式给出： 式中 μ水 为能量73keV的X射线 在水中的线性衰减系数 人体中几种主要物质的CT值 水 0 空气 -1000 致密骨