第八章计算机X线摄影巴州人民医院巴州人民医院CTCT、MRMR科科 于金萍于金萍第一节CT成像原理CT技术沿革CT成像原理CT图像特点 1917年年由由澳澳大大利利亚亚数数学学家家Radon证证明明了了CT的的数数学学基础，即任何物体可以从它的投影无限集合来重建其基础，即任何物体可以从它的投影无限集合来重建其图象。图象。 1963年年由由美美国国科科学学家家Cormack发发明明了了用用X线线投投影影数数据重建图象。据重建图象。 1971年年由由英英国国工工程程师师Hounsfield基基于于这这些些理理论论制制成成了第一台头颅了第一台头颅CT机。机。 1974年由美国工程师年由美国工程师Ledley设计出了全身设计出了全身CT机。机。 1979年年Hounsfield和和Cormack教教授授一一起起获获得得了了诺诺贝贝尔医学生理学奖。尔医学生理学奖。 分辨率分辨率 一CT技术沿革1.发明和诞生英国豪斯菲尔德1971年9月第一台CT研制成功1972年向全世界宣布CT诞生2.CT的发展第一阶段：初级阶段和成熟阶段（探测器从数个-数百个-1000多个）第二阶段：计算机技术的飞速发展CT设备组成扫描部分扫描部分计算机部分计算机部分图像显示和存储系统图像显示和存储系统扫描部分（x线管、线管、 探测器和扫描探测器和扫描架架）计算机系统（将扫描收集到的信息将扫描收集到的信息数据进行储存和运算，数据进行储存和运算，）图像显示和存储系统u经计算机处理，经计算机处理，重建的图像显重建的图像显示在电视屏上示在电视屏上或用多幅照相或用多幅照相机或激光相机机或激光相机将图像摄下。将图像摄下。CTCT成像系统的组成成像系统的组成成像系统的组成成像系统的组成（一）硬件系统（一）硬件系统1扫描机架扫描机架:X线管、准直器、探测器等，机线管、准直器、探测器等，机架可倾斜。架可倾斜。2X线管线管:大容量、旋转阳极大容量、旋转阳极X线管，线管， “飞飞焦点焦点” 。3准直器准直器:决定扫描层厚、减少散射线以提决定扫描层厚、减少散射线以提高图像质量、降低被检者的辐射剂量。高图像质量、降低被检者的辐射剂量。CT成像系统的组成4楔形滤过器楔形滤过器:滤掉低能射线，提高滤掉低能射线，提高X线束线束的平均能量。的平均能量。5探测器探测器:接受穿透人体的剩余射线，将接受穿透人体的剩余射线，将其变为电信号。其变为电信号。 稀土陶瓷探测器，多排探测器。稀土陶瓷探测器，多排探测器。CT成像系统的组成6模模/数转换器（数转换器（A/D）7高压发生器高压发生器:8计算机系统计算机系统:9扫描检查床扫描检查床:螺旋螺旋CT对床移动的精度要对床移动的精度要求很高。求很高。10辅助设备辅助设备:电源系统、照相机、工作站电源系统、照相机、工作站CT成像系统的组成成像系统的组成（二）软件系统（二）软件系统 CT机的软件平台多采用专用操作系统、机的软件平台多采用专用操作系统、Unix、Linux等操作系统。等操作系统。1基本功能软件基本功能软件 完成扫描、图像处理、图像存储、照相等完成扫描、图像处理、图像存储、照相等常规工作的软件。常规工作的软件。（二）软件系统2特殊功能软件特殊功能软件 包括故障诊断软件、特殊扫描软件（如包括故障诊断软件、特殊扫描软件（如动态扫描、快速连续扫描、高分辨率扫描动态扫描、快速连续扫描、高分辨率扫描等）、图像特殊处理软件（如三维表面重等）、图像特殊处理软件（如三维表面重建、模拟内窥镜等）、定量分析软件等。建、模拟内窥镜等）、定量分析软件等。 扫描方式扫描方式 探测器元素探测器元素 探测器数探测器数 扫描时间扫描时间 矩阵矩阵第一代 平移/旋转式 碘化钠 12个 35分/层 256256 已淘汰第二代 平移/旋转式 二氟化钠 330个 1040秒/层 256256 已淘汰第三代 旋转/旋转式 氙气 300个 210秒/层 256256 或512512 第四代 旋转/静止 BGO晶体 14千个 14秒/层 512512 或固定 或高效稀土陶瓷 或10241024 （当球管连续旋转、床匀速前进时形成螺旋CT） 第五代 超快速或电子束CT，以偏转电子束、多钨靶来产生X线进行扫 描，扫描时间缩至50ms/层，34 层/秒，拓宽了CT在心血管 方面的临床应用，但价格昂贵。各代CT的主要特点第一代平移-旋转第二代平移-旋转 第三代旋转-旋转第四代第四代旋转-静止旋转旋转固定固定第五代第五代 电子束电子束CT普通普通CT与螺旋与螺旋CT的比较的比较常规常规CT间隔式扫描间隔式扫描螺旋螺旋CT：连续容积扫描，连续容积扫描，轨迹呈螺旋形轨迹呈螺旋形螺旋CT的优点和缺点检查时间短，一次快速完全全身扫描；患者流通量快易完成不合作、难于制动患者和运动器官的扫描，伪影少增强扫描时，易获得感兴趣器官的动态表现特征连续扫描，避免小病灶的漏检后处理功能患者的辐射量增高图像数量多，给阅片及存储带来困难优优点点缺缺点点多层螺旋多层螺旋CT的优势的优势(1)降低球管消耗：常规和单层螺旋CI、球管旋转一周仅能获得一幅图像。多层螺旋CT球管发射同等量的x射线，可以获得264层图像，使得x线的利用率提高到单层扫描的264倍。(2)覆盖范围更长：由于探测器侧具有464个数据采集通道，使用同样的层厚、同样的扫描时间，使在一次屏息内完成更长范围的扫描成为可能。目前64层螺旋可在20秒左右，以亚毫米的薄层，完成自胸廓上口到耻骨联合整个躯干的扫描。多层螺旋多层螺旋CT的优势的优势(3)检查时间更短：多层螺旋则使扫描时间又进一步缩短。在保持原来的层厚，覆盖原来一样的长度，相当于同样螺距的条件下，扫描时间明显缩短。64层CT可以在10秒以内完成亚毫米层厚的肝脏扫描。64排CT可以在5秒内完成0625毫米层厚的心脏扫描。(4)扫描层厚更薄：由于具有464个数据采集通道，可以在一次屏息扫描中，同样的扫描时间，保持原来覆盖长度的条件下，采用更薄的层厚完成检查，大大提高了Z轴方向的空间分辨力。(5)图像后处理功能更强：多层CT多采用更薄的层厚进行检查，增加了Z轴方向的空间分辨力，可以达到各向同性扫描。使我们在扫描后的图像后处理工作中获得空间分辨力明显提高的各种重组或重建图像。CT成像原理CTCT基本原理基本原理为为X线管发出的线管发出的X线束线束（高度准直）（高度准直）对人体检查部位对人体检查部位一定厚度的层面一定厚度的层面进行断面进行断面扫描扫描，由，由探测器探测器接收、测定透过该层面的接收、测定透过该层面的X线量线量，然后经放，然后经放大并转换为电子流，再经大并转换为电子流，再经模模/数转换器数转换器（A/D）转换转换成数字，输入成数字，输入计算机储存和计算计算机储存和计算，得到该层面各单，得到该层面各单位容积（体素）的位容积（体素）的X线吸收值，后经线吸收值，后经数数/模转换器模转换器（D/A）在阴极射线管影屏上在阴极射线管影屏上转成转成CT图像图像。临床上。临床上将此图像再摄于胶片上或用其他的介质存储。因此，将此图像再摄于胶片上或用其他的介质存储。因此，CT图像是计算机计算出的图像。图像是计算机计算出的图像。CT成像的基本原理X线球管探测器模/数转换磁盘计算机照相机数/模转换显示屏CT成像基本原理CT装置示意图装置示意图转变为可见光转变为可见光电电信信号号计算每个体素的X线衰减系数或吸收系数，排列呈数组矩阵光电转换器CT图图照片照片像像素素CT的工作原理的工作原理CT的成像原理的成像原理CT成像原理成像原理u沿着沿着x射线束通过的路径上，物质的密度和组成等射线束通过的路径上，物质的密度和组成等都是不均匀的。都是不均匀的。u将目标分割成许多像素，每个像素的长度为将目标分割成许多像素，每个像素的长度为w，w应足够小，使得每一个小单元均可假定为单质均匀应足够小，使得每一个小单元均可假定为单质均匀密度体，因而每个小单元衰减系数可以假定为常值。密度体，因而每个小单元衰减系数可以假定为常值。u设第一个单元入射的设第一个单元入射的X线强度为线强度为I0时，第一单元的时，第一单元的I1=I0e-1W（1为第一单元的衰减系数）为第一单元的衰减系数）X线衰减系数CT与常规X线摄影一样，它的成像也是利用了X线的原理。X线穿过人体各组织后会发生衰减，主要是因为能量被吸收(同时也有散射的缘故)。不同的组织会有不同衰减系数，也就是说不同的组织会有不同的X线衰减程度X线衰减系数当X线穿透任何物质时，其能量与物质的原子相互作用减弱，减弱的程度与物质的厚度与吸收系数有关，X线在穿过物质时，其强度呈指数衰减，CT成像原理成像原理为了建立为了建立CT图象，就必须求出每个小单元的衰减系图象，就必须求出每个小单元的衰减系数。数。因此因此 1+2+3+n=1/w（In）I0/In就是建立就是建立CT图象的基本方程。图象的基本方程。n个未知的衰减系数不可能由一次穿射二获得，因为个未知的衰减系数不可能由一次穿射二获得，因为一个方程式不可能解出多个未知数。一个方程式不可能解出多个未知数。从不同方向进行多次的穿射，就可以收集足够多的从不同方向进行多次的穿射，就可以收集足够多的数据，从而建立起足够数量的方程式。数据，从而建立起足够数量的方程式。 如果把断面等分成如果把断面等分成256256个单元，个单元，X线在每个线在每个角度上投影角度上投影256次，这样每一角度上可建立次，这样每一角度上可建立256256个个方程式，求得方程式，求得256256单元所对应的衰减系数。然后单元所对应的衰减系数。然后电子计算机求解这些方程式，从而得出每一小单元的电子计算机求解这些方程式，从而得出每一小单元的衰减系数。衰减系数。CT成像原理成像原理CT成像原理成像原理 以第一代日本的以第一代日本的CT-H2头颅头颅CT扫描机为例，每扫描机为例，每次直线扫描可得次直线扫描可得256个信息，旋转个信息，旋转1800，作，作180次扫次扫描，可得描，可得46080个信息。因此，像素越小，探测器数个信息。因此，像素越小，探测器数目越多，计算机所测出的衰减系数就越多越精确，目越多，计算机所测出的衰减系数就越多越精确，从而可以建立清晰的图像，以满足医学诊断上的需从而可以建立清晰的图像，以满足医学诊断上的需要。要。 X线线束束对对人人体体某某部部一一定定厚厚度度的的层层面面扫扫描描，由由探探测测器器接接收收被被该该层层面面部部分分吸收的剩余吸收的剩余X线；线； 探探测测器器将将接接收收到到的的各各方方向向不不同同强强度度的的X线线信信号号由由光光电电转转换换器器转转变变为为电电信信号号，再再经经模模/数数转转换换器器转转变变为为数数字字信信号号，传传送送到到计计算算机机的的数数据据采采集集系系统；统； 计计算算机机将将采采集集的的各各方方向向的的数数字字信信息息经经运运算算处处理理，得得出出扫扫描描层层面面各各点点的的数数字字（扫扫描描所所得得信信息息经经过过计计算算而而获获得得体体素素的的X线线衰衰减减系系数数），排排列列成成数字矩阵，数字矩阵， 数数字字矩矩阵阵可可存存储储于于硬硬盘盘或或光光盘盘中中，再再经经数数/模模转转换换器器将将数数字字矩矩阵阵中中的的每个数字转化为由黑到白不同灰度的小方块，每个数字转化为由黑到白不同灰度的小方块， 按按矩矩阵阵排排列列，即即构构成成CT图图像像，最最后后调调节节窗窗宽宽、窗窗位位，经经显显示示器器或或照照相机输出，用于临床诊断。相机输出，用于临床诊断。CT成像原理成像原理（总结）（总结）（总结）（总结）CT值（值（CT number） CT扫描中扫描中X线衰减系线衰减系数的单位，用于表示数的单位，用于表示CT影像中组织结构的影像中组织结构的线性衰减系数线性衰减系数(吸收系数吸收系数)的相对值。的相对值。 简言之：物体对水的相对吸收值定义为简言之：物体对水的相对吸收值定义为CT值。值。 CT值用亨氏单位（值用亨氏单位（Hounsfield unit） 表示，简写为表示，简写为HU。CT成像过程1.数据采集2.数据处理3.图像重建4.图像的存储与显示图像后处理，包括图像的调阅及图像的后处理，如各种二维及三维重建，各种血管成像以及CT值和距离、面积的测定，窗宽窗位的调节等。可以将图像转输到独立工作站去处理，独立工作站具有另一台图像处理计算机，可以独立进行各种图像后处理，不再会影响扫描。CT图像特点1.数字化图像2.CT和灰阶3.窗宽、窗位1.数字化图像多平面重建（MPR）：冠状面、矢状面、斜面、曲面多平面容积重建（MPVR）：最大密度投影（MIP），最小密度投影（MinIP）容积再现（VR）：血管造影CTA和骨成像仿真内窥镜技术（VE）CT灌注成像有助于分叶、定位有助于区分膈肌上下结构椎体、椎间隙的显示曲面肺动脉栓塞MPR冠状面重建冠状面重建矢状面重建矢状面重建原始横断面图原始横断面图MIPMIPMinIPVRVRVRMIP仿真内窥镜喉癌动脉瘤左侧颈内动脉闭塞，左大脑前、中动脉供血区脑梗塞CT值反映物质密度的相对值高密度 中等密度 低密度密质骨组织 软组织 空气钙化 实质脏器 液体血肿 脑实质 脂肪 水肿 坏死 正常组织、器官及病理组织的CT特点：各种组织密度高密度骨组织钙化血肿中等密度软组织实质脏器实质病变组织低密度气体液体脂肪坏死水肿CT值值CT值是值是CT图像测量中用于表示组织密度的图像测量中用于表示组织密度的统一计量单位统一计量单位，称为亨氏单位(Hounsfieldunit)。CT值的计算式如下：a代表分度因数(scaling factor)。在早期的EMl分度法中为500；目前已统一为亨氏(Hounsfield)分度，分度因数为1000。M为各种不同组织的X线衰减系数；w为水的衰减系数。CT值值CT值人体不同组织的吸收系数是固定的，但是吸收人体不同组织的吸收系数是固定的，但是吸收系数较小，且不容易记，故系数较小，且不容易记，故CT值定义为：值定义为：组织组织CT值值组织的吸收系数水的吸收系数组织的吸收系数水的吸收系数水的吸收系数水的吸收系数1000水的吸收系数为水的吸收系数为1 CT水水（11）/110000HU空气的吸收系数为空气的吸收系数为0.0013，近似为，近似为0 CT空气空气（01）/11000-1000HU骨的吸收系数为骨的吸收系数为2 CT骨骨（21）/110001000HUCT值的应用CT值的应用使得原仅靠肉眼比较来判断的密度差别转变为量化比较，从而保证了密度差别观察的精确性和统一性。这是数字图像的又一大优势。CT值的具体应用大体可分为几个方面：2应用(1)绝对CT值的应用：通过组织的CT值辨认不同组织的性质。如肉眼观察都是低密度的组织，测CT值为-30至100Hu左右大多是脂肪组织，CT值在0Hu左右多为水样组织，CT值在一1000Hu左右多为气体组织。颅内高密度病灶，CT值大于94Hu(即血细胞压积100，血肿内全是红细胞已无血清存在时血肿的最高CT值)时，可以排除血肿，考虑为钙化。通过CT值的测量对比，可以确认异常表现的存在。如有时骨密度的减低单靠肉眼难以确认，通过与相同部位正常骨组织CT值的比较，可明确是否有密度减低存在。CT值的应用(2)相对CT值的应用：通过增强前后CT值的对比，可确切了解该组织有无血供及血供程度如何。通过上述差别，分辨不同的正常组织，发现异常组织的存在，确认病变组织的性质。例如区分肝实质与肝内血管，肺门的肿大淋巴结与正常血管，区分病变组织的坏死和活体成分等。常用概念常用概念-窗口技术窗口技术 窗口技术是窗口技术是CT检查中用以观察不同密度的正常组检查中用以观察不同密度的正常组织结构或病变组织的一种显示技术，包括窗宽织结构或病变组织的一种显示技术，包括窗宽（window width）和窗位）和窗位 (window level )。由于各种。由于各种组织结构或病变的组织结构或病变的CT值各不相同，因此，欲显示某一值各不相同，因此，欲显示某一组织结构细节时，应当选择合适的窗宽和窗位来显示组织结构细节时，应当选择合适的窗宽和窗位来显示该组织结构或病变，以获得最佳的图像。该组织结构或病变，以获得最佳的图像。 常用概念常用概念-窗口技术窗口技术 窗宽窗宽 (window width) ： 就是显示图象上所包括就是显示图象上所包括的个灰阶值的范围。在此的个灰阶值的范围。在此CT 值范围内的组织和值范围内的组织和病变均以不同的模拟的灰度显示。病变均以不同的模拟的灰度显示。 数字成像方式的图像显示中，根据人眼视觉分辨数字成像方式的图像显示中，根据人眼视觉分辨力的需要，对兴趣结构所占据的灰阶范围作选择性显力的需要，对兴趣结构所占据的灰阶范围作选择性显示的技术。示的技术。 窗位窗位 (window level) 又称窗中心，是指又称窗中心，是指CT图象图象上黑白刻度中心点上黑白刻度中心点CT值范围。数字成像方式的图像值范围。数字成像方式的图像显示中；以某一灰阶为中心点，选择性显示该中心显示中；以某一灰阶为中心点，选择性显示该中心上、下一定范围内的灰阶，该中心点即为窗位。上、下一定范围内的灰阶，该中心点即为窗位。 同样的窗宽，由同样的窗宽，由 于窗位不同，其所包括于窗位不同，其所包括CT值值范围的范围的CT值也有差异。值也有差异。常用概念常用概念-窗口技术窗口技术举例：要观察脑实质，窗宽常为举例：要观察脑实质，窗宽常为100 Hu ，窗位为，窗位为 40 Hu ，实际观察的，实际观察的CT值范围为值范围为 -10Hu90Hu，即密度在，即密度在-10Hu90Hu范围内的各种结构如脑实质和脑室系统等均范围内的各种结构如脑实质和脑室系统等均以不同的灰度显示出来；而高于以不同的灰度显示出来；而高于90Hu的组织结构如骨组织的组织结构如骨组织及颅内钙化等均以白影显示，无灰度差别；而低于及颅内钙化等均以白影显示，无灰度差别；而低于-10Hu的的组织结构如皮下脂肪、乳突气房及颅内积气等均以黑影显示，组织结构如皮下脂肪、乳突气房及颅内积气等均以黑影显示，其间也无灰度差别。其间也无灰度差别。 若窗宽保持若窗宽保持100 Hu不变时，若窗位为不变时，若窗位为0 Hu时，其时，其CT值值范围则为范围则为 -50 Hu50 Hu；若窗位改为；若窗位改为50 Hu，则其，则其CT值值范围为范围为0 Hu100 Hu。 常用概念常用概念-窗口技术窗口技术 CT检查中窗口技术的应用检查中窗口技术的应用,窗宽和窗位的选择，关系窗宽和窗位的选择，关系到组织结构细节的显示，一般根据所要显示的组织结构到组织结构细节的显示，一般根据所要显示的组织结构CT值的变化范围来确定恰当的窗宽和窗位，尤其当正常值的变化范围来确定恰当的窗宽和窗位，尤其当正常组织与病变组织间密度差别较小时，必须使用窄窗宽才能组织与病变组织间密度差别较小时，必须使用窄窗宽才能显示病变。显示病变。 加大窗宽，图像层次增多，组织对比减少，细节显示加大窗宽，图像层次增多，组织对比减少，细节显示差；缩小窗宽，图像层次减少，组织对比增加。差；缩小窗宽，图像层次减少，组织对比增加。 因此，必须选择合适的窗宽和窗位，相互协调，才能因此，必须选择合适的窗宽和窗位，相互协调，才能获得既有一定层次，又有良好对比的图像。获得既有一定层次，又有良好对比的图像。常用概念常用概念-窗口技术窗口技术窗位和窗宽窗位和窗宽 (window level and window width)000605女90，头外伤和精神状况发生改变，CT示颅骨增厚，佩吉特氏病Pagetsdisease。图像后处理技术图像后处理技术 重建技术用于使用原始数据经重建数学运算得到的横重建技术用于使用原始数据经重建数学运算得到的横断面影像。可将断面影像。可将CT图像的原始数据，改变图像的矩阵、视图像的原始数据，改变图像的矩阵、视野，进行图像再次重建处理。另外，还可根据所选滤波函野，进行图像再次重建处理。另外，还可根据所选滤波函数，改变算法，再次重建图像。比如内耳骨算法扫描后，数，改变算法，再次重建图像。比如内耳骨算法扫描后，还可改变为软组织算法再次重建图像，提高了组织间的密还可改变为软组织算法再次重建图像，提高了组织间的密度分辨力，使图像更细致、柔和。一次扫描，能获得不同度分辨力，使图像更细致、柔和。一次扫描，能获得不同算法的数套影像，用不同窗值来观察，诊断信息更丰富。算法的数套影像，用不同窗值来观察，诊断信息更丰富。 4.图像的存储与显示胶片、磁盘、光盘、PACSCT图像的质量(一)有关CT图像的基本概念1.像素2.矩阵3.体素4.视野5.噪声6.线性度7.伪影(二)影响图像质量的因素1.图像重建的方法2.CT分辨力3.噪声CT图像的质量(二)影响图像质量的因素4.窗技术5.伪影6.部分容积效应(一)有关CT图像的基本概念1 1像素像素（pixelpixel） 一幅一幅CTCT图像是由许多矩阵排列的小单元组成，图像是由许多矩阵排列的小单元组成，这些组成图像的基本单元称为像素。这些组成图像的基本单元称为像素。像素是二维像素是二维的的，每一个像素内密度均一，像素越小，图像的，每一个像素内密度均一，像素越小，图像的分辨率越高，图像质量越好，图像越清晰。分辨率越高，图像质量越好，图像越清晰。2 2矩阵矩阵（matrixmatrix） 在在CTCT技术中，矩阵的大小影响着图技术中，矩阵的大小影响着图像质量，像质量，矩阵大矩阵大，像素像素数量相应数量相应增加增加，图像的分辨率就高，图像的分辨率就高，图像质量越好图像质量越好。 重建矩阵和显示矩阵重建矩阵和显示矩阵: :重建矩阵是重建矩阵是X X线线线线性衰减系数的矩阵，其大小决定了图像性衰减系数的矩阵，其大小决定了图像分辨率，常用分辨率，常用256X256256X256、320X320320X320、512X512512X512；显示矩阵是指显示器上图像；显示矩阵是指显示器上图像的矩阵，一般稍高可达的矩阵，一般稍高可达1024X10241024X1024。(一)有关CT图像的基本概念(一)有关CT图像的基本概念3 3体素体素（voxelvoxel） CTCT图像是人体某部位一定厚度（如图像是人体某部位一定厚度（如1mm1mm、5mm5mm、10mm10mm）的体层像，把体层分成按矩阵）的体层像，把体层分成按矩阵排列的若干个很小的体积单元，这些体积排列的若干个很小的体积单元，这些体积单元称为体素。单元称为体素。 体素是三维的，每个体素中的体素是三维的，每个体素中的是一是一致的。致的。扫描层面体素及像素扫描层面体素及像素扫描层面体素及像素CT图像时由一定数目的像素组成的灰阶图像，是数字图像，是重建的断层图像(一)有关CT图像的基本概念4.视野扫描时按照观察部位的大小选择扫描野或显示野，以cmXcm表示，较大的矩阵重建较小的范围，可以提高图像的空间分辨力，增加细微结构的显示，显示野可以根据实际需要调整，但没有增加信息量，仅利于观察。关于矩阵、像素、体素总结矩阵由极小的方格所组成，一般以256X256或512X512.1024X1024来显示，矩阵的格数愈多则显示的图像愈清晰细致。像素越小图像越清晰。因为像素小时矩阵必须大，空间分辨率就越高。像素是一个二维概念体素是一个三维概念(一)有关CT图像的基本概念5.噪声(一)有关CT图像的基本概念6.线性度是值成像物体的线性衰减系数与CT值之间的关系。可用水膜测试获得。CT正常时线性衰减系数与平均CT值之间应该呈线性关系。(一)有关CT图像的基本概念7. 图像伪影图像伪影 CT图像上可出现各种各样的伪图像上可出现各种各样的伪影，应当认识，以免造成误诊或解释上的困难。影，应当认识，以免造成误诊或解释上的困难。 伪影出现的常见原因及表现：伪影出现的常见原因及表现： （1） 病人运动或扫描器官自身的运动影，常病人运动或扫描器官自身的运动影，常表现为高低密度相伴行的条状伪影；表现为高低密度相伴行的条状伪影； （ 2） 两种邻近结构密度相差悬殊的部位，两种邻近结构密度相差悬殊的部位，如骨嵴、钙化、空气或金属异物与软组织邻近处，如骨嵴、钙化、空气或金属异物与软组织邻近处，常表现为星芒状或放射状伪影；常表现为星芒状或放射状伪影； （3）CT机故障，表现为环形或同心圆伪影。机故障，表现为环形或同心圆伪影。伪影(二)影响图像质量的因素1.图像重建的方法2.CT分辨力3.噪声4.窗技术5.伪影6.部分容积效应(二)影响图像质量的因素1.图像重建的方法常用图像重建方法：1.标准重建法：适用于一般的图像重建，如颅脑、脊柱等2.软组织重建法：适用于密度相差很近的软组织显示，如肝脏、胰腺、脾脏、肾脏、淋巴结等3.骨算法：适用于骨细节的研究：内耳、肺组织、骨盆以及其他骨质结构头颈部内听道(二)影响图像质量的因素2.2.空间分辨率和密度分辨率空间分辨率和密度分辨率CT的分辨率分空间分辨率和密度分辨率，的分辨率分空间分辨率和密度分辨率，是判断是判断CT性能和说明图像质量的两个指标。性能和说明图像质量的两个指标。 空间分辨率空间分辨率 是指对物体结构大小（几何尺是指对物体结构大小（几何尺寸）的鉴别能力，通常用每厘米内的线对数寸）的鉴别能力，通常用每厘米内的线对数（LP/cm）或用可辨别最小物体的直经（或用可辨别最小物体的直经（mm）来表示，它与构成图像的像数有关，像数小而多，来表示，它与构成图像的像数有关，像数小而多，则空间分辨率就大，图像细致清楚。则空间分辨率就大，图像细致清楚。(二)影响图像质量的因素 2 密度分辨率密度分辨率 表示表示CT设备对密度差别的分辨能力，以设备对密度差别的分辨能力，以%表示。如果表示。如果CT的密度分辨率为的密度分辨率为0.5%，则表示两，则表示两种物质的密度差别等于或大于种物质的密度差别等于或大于0.5%时，即可分时，即可分辨出来，而密度差小于辨出来，而密度差小于0.5%时，则时，则CT图像上无图像上无法鉴别出来。法鉴别出来。 密度分辨率与每个系统容积所得到的光子数密度分辨率与每个系统容积所得到的光子数有关，光子数越多，密度分有关，光子数越多，密度分辨率越高。辨率越高。CT的密的密度分辨率远远高于度分辨率远远高于X线照片。线照片。评价评价CTCT图像的主要指标图像的主要指标（一）（一）空间分辨率空间分辨率（spatial spatial resolutionresolution）（高对比分辨率,high contrast resolution） 空间分辨率是指在高对比情况下，对物体空间大小（几何尺寸）的鉴别能力，有两种表示方法，即线对/厘米（LP/cm）和线径/毫米（mm/mm）。空间分辨力较X线低指在高对比度的情况下鉴别微细的能力指在高对比度的情况下鉴别微细的能力,即即显示最小体积病灶或结构的能力。显示最小体积病灶或结构的能力。3、高分辨力CT（HRCT）采用薄层、骨算法重建及特殊的过滤处理，可得到组织的细微结构图像（空间分辨力高），对显示小的组织结构如肺间质、内耳、听小骨及小病变优于普通CT影响空间分辨率的主要因素有：影响空间分辨率的主要因素有：1.1.探测器的种类、效率、数目（或排数）：小的探探测器的种类、效率、数目（或排数）：小的探测器孔径可提高空间分辨率，高档多层螺旋测器孔径可提高空间分辨率，高档多层螺旋CTCT大大多采用稀土陶瓷探测器，多采用稀土陶瓷探测器，Z Z轴方向上有多排，空间轴方向上有多排，空间分辨率也明显提高。分辨率也明显提高。2.2.原始数据量的多少：采样率越高，原始数据量越原始数据量的多少：采样率越高，原始数据量越多，空间分辨率越高。多，空间分辨率越高。3.3.重建算法重建算法4.4.象素、矩阵的大小：扫描象素、矩阵的大小：扫描/ /重建矩阵越大、象素越重建矩阵越大、象素越小，空间分辨率越高。小，空间分辨率越高。5.5.设备噪声和被测物体间的密度差异设备噪声和被测物体间的密度差异 中档中档CTCT机的空间分辨率约为机的空间分辨率约为15LP/cm15LP/cm，高档约，高档约为为30LP/cm30LP/cm，而，而X X线平片由于采用的是屏片组合，线平片由于采用的是屏片组合，其空间分辨率可达其空间分辨率可达10LP/mm10LP/mm，因此，因此，CTCT图像的空间图像的空间分辨率远不及分辨率远不及X X线平片。线平片。 （二）（二）密度分辨率密度分辨率 ( (对比度分辨率对比度分辨率) ) （ contrast resolution ） （低对比分辨率， low contrast resolution ） 即对密度差异的分辨能力，以百分数表示。如密度分辨率为0.5，表示两种物质的密度差大于0.5时，CT可将它们分辨出来。 影响密度分辨率的主要因素有： 1.噪声和信噪比：噪声和信噪比是由探测器的效率和X线剂量决定的，效率越高、剂量越大，则信噪比越高，相对降低噪声，密度分辨率将提高。 2.物体的几何尺寸较大时，则密度分辨率也会相对高一些。（三）时间分辨率（三）时间分辨率 是指系统在足够短的时间间隔内快速重复扫描的能力，它主要受X线管性能的影响。密度分辨力较X线高指区分不同组织密度的能力指区分不同组织密度的能力(二)影响图像质量的因素3.3.噪声噪声 扫描均匀物质时，其扫描均匀物质时，其CTCT值的标准偏差，它使图像呈颗粒性，直接值的标准偏差，它使图像呈颗粒性，直接影响密度分辨率，尤其表现在低密度组织的可见度上。噪声分为扫描影响密度分辨率，尤其表现在低密度组织的可见度上。噪声分为扫描噪声和组织噪声两种。噪声和组织噪声两种。 扫描噪声是当扫描噪声是当X X线剂量不足时，穿透人体被探测器接收的光子数线剂量不足时，穿透人体被探测器接收的光子数受限，矩阵内各象素上的分布不均造成的。解决的方法是增加受限，矩阵内各象素上的分布不均造成的。解决的方法是增加X X线剂线剂量。量。 组织噪声是由人体的组织结构造成的，使得同一组织的组织噪声是由人体的组织结构造成的，使得同一组织的CTCT值存在值存在偏差。偏差。 影响噪声的因素有：影响噪声的因素有： 1.X1.X线剂量，剂量增加线剂量，剂量增加4 4倍，噪声约减少一半。倍，噪声约减少一半。 2.2.扫描层厚，层厚增大，噪声减少，层厚减薄，噪声增加。扫描层厚，层厚增大，噪声减少，层厚减薄，噪声增加。 3.3.重建算法，高分辨力扫描提高分辨力的同时噪声增加。重建算法，高分辨力扫描提高分辨力的同时噪声增加。 4.4.物体的线性衰减系数，密度越大，噪声相对增加。物体的线性衰减系数，密度越大，噪声相对增加。 5.5.检测器的性能，检测器灵敏度越高，图像噪声越少。检测器的性能，检测器灵敏度越高，图像噪声越少。(二)影响图像质量的因素4.4.窗口技术窗口技术（windows technologywindows technology） 人眼不能分辨微小的灰度差异，为了人眼不能分辨微小的灰度差异，为了提高组织结构的细微显示效果，分辨相邻提高组织结构的细微显示效果，分辨相邻组织的差别，突出显示诊断需要的图像信组织的差别，突出显示诊断需要的图像信息（感兴趣区），通常通过调节图像的对息（感兴趣区），通常通过调节图像的对比度和亮度来完成，这种技术称为窗口技比度和亮度来完成，这种技术称为窗口技术，窗口技术分为窗宽和窗位。术，窗口技术分为窗宽和窗位。 （1）窗宽(windows width，WW)窗宽表示的是图像上包含的窗宽表示的是图像上包含的1616个灰阶的个灰阶的CTCT值的范围。值的范围。窗宽主要影响窗宽主要影响CTCT图像的对比度，窗宽窄图图像的对比度，窗宽窄图像的层次少，对比度强，每级灰阶代表的像的层次少，对比度强，每级灰阶代表的CTCT值幅度较小，可分辨密度差异较小的组值幅度较小，可分辨密度差异较小的组织结构，如脑组织的织结构，如脑组织的WWWW（8080100100）。窗宽）。窗宽增大，每级灰阶代表的增大，每级灰阶代表的CTCT值幅度加大，图值幅度加大，图像对比度差，但轮廓光滑，适于分辨密度像对比度差，但轮廓光滑，适于分辨密度差别较大的组织，如肺组织的差别较大的组织，如肺组织的WWWW为为1300130018001800。 （2）窗位 （windows level，WL） 窗位是窗宽上、下限窗位是窗宽上、下限CTCT值的平均数。值的平均数。窗位主要影响窗位主要影响CTCT图像的亮度，图像的亮度，WLWL低图像亮度低图像亮度高呈白色，而窗位高图像亮度低呈黑色。高呈白色，而窗位高图像亮度低呈黑色。 骨组织的骨组织的WLWL：350350左右左右 肺组织的肺组织的WLWL： -650-650左右左右 腹部、纵隔的腹部、纵隔的WLWL：4040左右左右脑组织窗(90,40)骨窗(1500,350)肺窗(1600,650)纵隔窗(300,40)(二)影响图像质量的因素5.5.伪影伪影 （artifactartifact） 是指被扫物体中不存在而图像中却显示出来的各种不同类型的、非真实的假像。产生伪影的原因有：1.被检者因素：一种是被检者自主或不自主的运动所致，另一种是被检者部位有高密度结构或异物所致。2.设备因素：一类是设备性能所致，另一类是设备出现故障或参数偏差造成的。3.扫描条件不当：曝光条件过低或扫描部位较小却选择了过大的扫描视野、显示视野时，在图像的周边可能出现高密度的伪影。(二)影响图像质量的因素6.6.部分容积效应部分容积效应 （partial volume partial volume effecteffect） 图像上各象素的数值代表相应体素各组织CT值的平均数，有时它不能如实反映出真实的CT值，如在高密度组织中的低密度小病灶，其CT值偏高，而在低密度组织中的高密度小病灶，其CT值偏低，这种现象称为部分容积效应。 为了减少部分容积效应的发生，对较小的病较小的病灶尽量采用薄层扫描灶尽量采用薄层扫描。 （七）周围间隙现象（七）周围间隙现象 （peripheral peripheral space phenomenonspace phenomenon） 两种相邻但密度不同的组织，由于相互重叠造成的CT值不准确，这种现象称为周围间隙现象。 高密度者其边缘CT值偏低，低密度者其边缘CT值偏高。部分容积效应及周围间隙现象部分容积效应及周围间隙现象 在同一扫描层内含有两种以上不同密度的物质时，图像的在同一扫描层内含有两种以上不同密度的物质时，图像的CT值则是这值则是这些物质的些物质的CT值的平均数，它不能如实地反应其中任何一种物质的值的平均数，它不能如实地反应其中任何一种物质的CT值，这种物理现象称为部分容积效应。值，这种物理现象称为部分容积效应。 同一病灶，依所在器官（周围背景）不同，所测定的同一病灶，依所在器官（周围背景）不同，所测定的CT值有所变化，值有所变化，这种现象称为称为周围间隙现象。这种现象称为称为周围间隙现象。