1、第二節第二節 數據采集與掃描方法數據采集與掃描方法復復 習習 1. CT工作過程、工作過程、 CT成像特點成像特點 2. 成像物理原理：成像物理原理： 線性吸收系數線性吸收系數 CT值值 灰度灰度 第二節第二節 數據采集與掃描方法數據采集與掃描方法 一、數據采集基本原理一、數據采集基本原理 二、數據采集基本原則二、數據采集基本原則 三、掃描方式三、掃描方式（一）常規（一）常規CT掃描方式掃描方式 1單束單束T-R方式：方式： 11； 2窄扇形束窄扇形束T-R方式：方式：1330； 320X線束。線束。 3寬扇形束寬扇形束R-R方式：方式：1300800； 30 45張角；張角； 4寬扇形束寬扇

2、形束S-R掃描方式：掃描方式：1600 1500個檢測器；個檢測器； 5090。 5電子束電子束CT：大型鐘形：大型鐘形X線管、線管、 864個固定檢測器陣列。個固定檢測器陣列。（二）螺旋（二）螺旋CT掃描掃描 螺旋螺旋CT（spiral CT，SCT）掃描方式產生掃描方式產生于于1989年，是在年，是在滑環掃描技術滑環掃描技術基礎上發展，基礎上發展，屬于屬于R-R掃描方式的發展。掃描方式的發展。 SCT機使用散熱性能好的大容量機使用散熱性能好的大容量X線管線管和和高效率的高效率的探測器探測器。X線束仍為大扇形束，與線束仍為大扇形束，與傳統的掃描方式不同。傳統的掃描方式不同。 滑環技術滑環技術

3、：常規常規CT機機X線管供電及信號的線管供電及信號的傳遞由電纜完成，近年來以銅制的滑環和傳遞由電纜完成，近年來以銅制的滑環和導電的碳刷電纜，通過碳刷和滑環的接觸導電的碳刷電纜，通過碳刷和滑環的接觸導電使機架作單向的連續旋轉。導電使機架作單向的連續旋轉。 1單層螺旋單層螺旋CT掃描掃描 是是X線管由往復旋轉運動改為向一個方向線管由往復旋轉運動改為向一個方向連續旋轉掃描，受檢體（檢查床）同時向連續旋轉掃描，受檢體（檢查床）同時向一個方向移動，一個方向移動，X線連續曝光并采集數據。線連續曝光并采集數據。X線管相對于受檢體的運動為劃過一柱面螺線管相對于受檢體的運動為劃過一柱面螺旋線形軌跡。旋線形軌跡。

4、 沒有掃描間隔的暫停時間（死時間），可沒有掃描間隔的暫停時間（死時間），可進行連續掃描，解決了傳統掃描時的層隔進行連續掃描，解決了傳統掃描時的層隔問題。單層螺旋問題。單層螺旋CT的探測器數目和材料同的探測器數目和材料同第第3代代CT； 1單層螺旋單層螺旋CT掃描掃描 單層單層 旋轉旋轉一周一一周一幅圖像幅圖像 多層多層 旋轉旋轉一周多一周多幅圖像幅圖像1單層螺旋單層螺旋CT掃描掃描 螺旋螺旋CT優點：優點： 提高掃描速度提高掃描速度，減少運動偽影。，減少運動偽影。X線管旋線管旋轉一周的時間為轉一周的時間為1s，每秒可獲得一幅圖像。，每秒可獲得一幅圖像。新的螺旋新的螺旋CT機每周掃描時間已縮短到

5、亞秒機每周掃描時間已縮短到亞秒級。級。 薄層掃描薄層掃描，在層面與層面之間沒有采集數，在層面與層面之間沒有采集數據遺漏，提供較好的三維圖像重建的容積據遺漏，提供較好的三維圖像重建的容積數據，便于進行各種影像重建。數據，便于進行各種影像重建。 在螺旋在螺旋CT的數據采集中，須安排螺旋圈間的數據采集中，須安排螺旋圈間的數據內插，以補償采樣。的數據內插，以補償采樣。 2多層螺旋多層螺旋CT掃描掃描 1998年推出多層螺旋年推出多層螺旋CT （MSCT）提高了螺旋）提高了螺旋CT的性能。的性能。MSCT和和SCT掃描方式相同。是掃描方式相同。是X線管和檢測器線管和檢測器圍繞人體做圍繞人體做360旋轉，

6、受檢體向一個方向移動。旋轉，受檢體向一個方向移動。不同不同的的是是MSCT的檢測器為的檢測器為多排多排，目前的排數從，目前的排數從幾排到幾十排；而單層幾排到幾十排；而單層SCT的檢測器只有一排。的檢測器只有一排。 傳統傳統CT機是機是X線管和檢測器圍繞人體旋轉一圈獲線管和檢測器圍繞人體旋轉一圈獲得一幅斷面圖像，得一幅斷面圖像，MSCT機旋轉一圈則可以同時機旋轉一圈則可以同時獲得獲得2n幅圖像。幅圖像。 MSCT的線束寬度在的線束寬度在Z軸方向從軸方向從1cm左右增加到左右增加到幾厘米，今后將會更寬，屬于錐形線束幾厘米，今后將會更寬，屬于錐形線束CT（cone beam CT）的范疇。）的范疇。

7、 四、多層螺旋四、多層螺旋CT （一）概述（一）概述 核心是核心是檢測器結構檢測器結構和和數據采集系統（數據采集系統（data acquisition system，DAS）。）。 檢測器在檢測器在Z軸方向的數目增加到幾排至幾軸方向的數目增加到幾排至幾十排，又稱十排，又稱多排檢測器多排檢測器CT（multirow detector CT）。）。 排列方式：排列方式：均等分配的均等分配的等寬型（對稱型），等寬型（對稱型），Z軸方向的多排檢測器寬度一致的；軸方向的多排檢測器寬度一致的； 檢測器寬度不均等分配的檢測器寬度不均等分配的非等寬型（非對非等寬型（非對稱型）。稱型）。 （一）概述（一）概述（

8、一）概述（一）概述 非等寬型探測器非等寬型探測器：在寬層厚時由于探測器：在寬層厚時由于探測器的數量少其相應的探測器的間隔減少，量的數量少其相應的探測器的間隔減少，量子吸收效率較高，減少子吸收效率較高，減少X線的曝光劑量；線的曝光劑量；但探測器的組合不如等寬型靈活。但探測器的組合不如等寬型靈活。 等寬型的探測器等寬型的探測器：由于寬度均等，組合比：由于寬度均等，組合比較靈活、層厚改變方便，對升級如增加較靈活、層厚改變方便，對升級如增加DAS以增加一次掃描的層數也較為容易些；以增加一次掃描的層數也較為容易些；但是外周的但是外周的4排探測器只能組合成一個寬排探測器只能組合成一個寬探測器使用，其間隔會

9、造成有效信息的丟探測器使用，其間隔會造成有效信息的丟失，不如不等寬型探測器的效率高。失，不如不等寬型探測器的效率高。 （二）基本原理（二）基本原理 1探測器陣列探測器陣列 MSCT則具有多組通道的多排探測器陣列。可則具有多組通道的多排探測器陣列。可同時獲得同時獲得n層圖像，且有不同的層厚選擇，在層圖像，且有不同的層厚選擇，在Z軸軸遠遠大于遠遠大于n排，形成一個二維的探測器陣列。排，形成一個二維的探測器陣列。 第一種：第一種：34排，中間排，中間4排為排為0.5mm，兩側是，兩側是30排排1.0mm寬、每排寬、每排896個探測器，個探測器，Z軸覆蓋范圍為軸覆蓋范圍為32mm。 用中央用中央4排，

10、可獲排，可獲4幅幅0.5mm層厚圖像。層厚圖像。34排全排全部利用可獲得部利用可獲得4幅幅8mm層厚圖像，適當組合可獲層厚圖像，適當組合可獲得不同層厚的多幅圖像，如得不同層厚的多幅圖像，如2、3、4、5、6、7mm等。等。 第二種：第二種：16排，每排均排，每排均1.25mm寬、每排寬、每排912個探測器，最大覆蓋范圍為個探測器，最大覆蓋范圍為20mm。 可任意組合成多組通道，獲取不同層厚的可任意組合成多組通道，獲取不同層厚的多層圖像。多層圖像。 16排全部利用，可獲得四層排全部利用，可獲得四層5mm層厚圖像層厚圖像或兩幅或兩幅10mm層厚圖像；層厚圖像； 利用后準直器遮蓋半個位于中心的探測器

11、利用后準直器遮蓋半個位于中心的探測器可得兩幅可得兩幅0.625mm的薄層圖像，每個通道的薄層圖像，每個通道分別包括分別包括1、2、3排，分別獲得排，分別獲得1.25、2.5、3.75mm層厚的層厚的4幅圖像。幅圖像。 層厚的選擇有：層厚的選擇有：41.25、42.5、43.75、45.0、27.5和和210.0。 第三種：第三種：4對對8排非對稱型，寬為排非對稱型，寬為1、1.5、2.5、5，每排，每排672個。通過后準直器遮蓋中個。通過后準直器遮蓋中心兩探測器各一半，得兩層心兩探測器各一半，得兩層0.5mm層厚圖層厚圖像。像。 8排探測器全部用，可得排探測器全部用，可得4幅幅5mm或或2幅幅

12、8或或10mm層厚圖像。后準直器遮蓋層厚圖像。后準直器遮蓋1.5mm的的0.5mm，加上中央兩排探測器，可得，加上中央兩排探測器，可得4層層1mm圖像。后準直開放圖像。后準直開放10mm，分別將，分別將1 mm和和1.5mm兩個探測器組合到一個通道，兩個探測器組合到一個通道，連同兩側，可得連同兩側，可得4層層2.5mm圖像。開放圖像。開放20mm，將，將l、1.5、2.5 3排探測器組合，連排探測器組合，連同兩側，可獲同兩側，可獲4層層5mm層厚圖像。層厚圖像。 層厚選擇有層厚選擇有20.5、41.0、42.5、45.0、28.0和和210.0。 1探測器陣列探測器陣列 DAS數目提高到數目提

13、高到8組或組或16組時，檢測器對稱性設計組時，檢測器對稱性設計占主導方式，較容易完成采集層面數目的升級。占主導方式，較容易完成采集層面數目的升級。 16層層MSCT的檢測器排列的檢測器排列三種方式：三種方式： 中間中間 0.5 mm16列，列， 兩側兩側1 mm12列，列，40列；列； 中間中間0.75mm16列，列， 兩側兩側1.5mm4列，列，24列。列。 中間中間0.625mm16列，兩側列，兩側1.25mm4，24列。列。 1探測器陣列探測器陣列 1探測器陣列探測器陣列 三種探測器：GELIGHTSPEED QX/iTOSHIBA4 x0.5mm24CH. 32mm SIEMENSMA

14、RCONI1探測器陣列探測器陣列 1探測器陣列探測器陣列 1探測器陣列探測器陣列 1探測器陣列探測器陣列 同樣探測器不同組合，可以得到不同層厚同樣探測器不同組合，可以得到不同層厚準直器準直器X-ray 球球 管管 焦焦 點點產產 生生 4 層層 2.5 mm 圖圖 像像產產 生生 2 層層 5.0 mm 圖圖 像像產產 生生 1 層層 10 mm 圖圖 像像12341121探測器陣列探測器陣列 1探測器陣列探測器陣列 1探測器陣列探測器陣列 2數據采集通道數據采集通道 MSCT根據所選層厚的不同，可將多排探根據所選層厚的不同，可將多排探測器組合成不同的測器組合成不同的n組，構成組，構成n組數據

15、采集組數據采集通道通道。 每個通道的數據代表同一個每個通道的數據代表同一個Z軸方向的相軸方向的相鄰鄰n層的采集數據，它可能是來自一個探層的采集數據，它可能是來自一個探測器排，也可能是幾個探測器排的數據相測器排，也可能是幾個探測器排的數據相加。加。 n組采集通道在掃描過程中，同時分別對組采集通道在掃描過程中，同時分別對各自連接的探測器接收的各自連接的探測器接收的X線所產生的電線所產生的電信號進行采集、輸出。信號進行采集、輸出。 3X線束線束 MSCT中，由于中，由于Z軸方向有多排探測器接軸方向有多排探測器接收信號，并有收信號，并有n組數據采集通道，組數據采集通道，X線束的線束的寬度等于多個層厚之

16、和，為厚扇形寬度等于多個層厚之和，為厚扇形X線束線束（或稱錐形（或稱錐形X線束）覆蓋探測器線束）覆蓋探測器Z軸方向軸方向的總寬度，最厚可達幾十厘米，的總寬度，最厚可達幾十厘米，X線的利線的利用率大大提高。用率大大提高。 4層厚的選擇方法層厚的選擇方法 MSCT層厚不僅取決于層厚不僅取決于X線束的寬度，而線束的寬度，而且取決于不同探測器陣列的組合，其層厚且取決于不同探測器陣列的組合，其層厚隨探測器陣列的組合不同而改變。隨探測器陣列的組合不同而改變。 如同樣如同樣10mm寬的寬的X線束，可由每四排線束，可由每四排1.25mm探測器組成一個探測器組成一個5mm探測器通道，探測器通道，獲得兩層獲得兩層

17、5mm層厚的圖像，也可由兩排層厚的圖像，也可由兩排1.25mm探測器組成一個探測器組成一個2.5mm探測器通道，探測器通道，獲得四層獲得四層2.5mm層厚的圖像。層厚的圖像。 不等寬的探測器陣列，還可通過后準直器不等寬的探測器陣列，還可通過后準直器對某排探測器的部分遮蓋來完成層厚的選對某排探測器的部分遮蓋來完成層厚的選擇。例如，遮蓋一半擇。例如，遮蓋一半1mm探測器可獲得探測器可獲得0.5mm的層厚。的層厚。 5智能掃描智能掃描 長范圍容積掃描，可能跨越人體體厚、長范圍容積掃描，可能跨越人體體厚、密度相差懸殊的部位。曝光條件如按低體密度相差懸殊的部位。曝光條件如按低體厚、低密度區設計，對高體厚

18、、高密度區厚、低密度區設計，對高體厚、高密度區就顯得太小；若按高體厚、高密度區設計，就顯得太小；若按高體厚、高密度區設計，對低體厚、低密度區病人就會過多的接受對低體厚、低密度區病人就會過多的接受輻射照射。輻射照射。 智能掃描能在掃描過程中連續變化掃描智能掃描能在掃描過程中連續變化掃描條件，對不同密度、體厚的部位使用不同條件，對不同密度、體厚的部位使用不同掃描條件；掃描條件； 對同一層面的正、側位厚度不同，掃描對同一層面的正、側位厚度不同，掃描中軟件會自動檢測按設計要求變換掃描條中軟件會自動檢測按設計要求變換掃描條件。件。 （三）優勢（三）優勢 （1）提高）提高X線利用率線利用率 （2）掃描覆蓋

19、范圍更長）掃描覆蓋范圍更長（3）掃描時間更短）掃描時間更短（4）減少了）減少了X線的散射，掃描層厚更薄線的散射，掃描層厚更薄 （5）提高圖像質量）提高圖像質量（6）用作病灶的篩選）用作病灶的篩選（三）優勢（三）優勢20cm80cm（三）優勢（三）優勢長距離更細膩血管成像長距離更細膩血管成像動脈夾層顯示更詳細動脈夾層顯示更詳細（三）優勢（三）優勢冠狀動脈鈣化評分冠狀動脈鈣化評分（三）優勢（三）優勢CORONARYARTERY三維立體冠三維立體冠狀動脈顯示狀動脈顯示（三）優勢（三）優勢顱內動脈瘤顱內動脈瘤（三）優勢（三）優勢小結與思考小結與思考 螺旋螺旋CT掃描掃描 1滑環技術：銅制的滑環和導電的

20、碳刷滑環技術：銅制的滑環和導電的碳刷電纜，通過碳刷和滑環的接觸導電使機架電纜，通過碳刷和滑環的接觸導電使機架作單向的連續旋轉。作單向的連續旋轉。 2SCT的掃描方式：的掃描方式： X線管向一個方線管向一個方向連續旋轉掃描，受檢體同時向一個方向向連續旋轉掃描，受檢體同時向一個方向移動，移動，X線連續曝光并采集數據。線連續曝光并采集數據。 3MSCT掃描：掃描：MSCT機旋轉一圈可同機旋轉一圈可同時獲得多幅圖像。時獲得多幅圖像。 四、多層螺旋四、多層螺旋CT （一）概述（一）概述 核心是核心是檢測器結構檢測器結構和和DAS。 排列方式：等寬型、非等寬型。排列方式：等寬型、非等寬型。（二）基本原理（

21、二）基本原理 探測器陣列探測器陣列 數據采集通道數據采集通道 X線束線束 層厚的選擇方法層厚的選擇方法 智能掃描智能掃描 B型題型題 A、空間分辨率高、空間分辨率高 B、單幅圖像的表面劑量低、單幅圖像的表面劑量低 C、單幅圖像的球管熱量低、單幅圖像的球管熱量低 D、低對比度分辨率高、低對比度分辨率高 E、指定層面冠狀面成像、指定層面冠狀面成像 1與屏與屏-片攝影相比，片攝影相比，CT檢查（）檢查（） 2與屏與屏-片攝影相比，常規體層攝影（）片攝影相比，常規體層攝影（） A、Cormack B、Computed Tomography C、Ambrose D、McRobert E、Houndfield 3CT發明者獲得的獎項名稱（）發明者獲得的獎項名稱（） 4CT圖像重建理論研究學者（）圖像重建理論研究學者（） 5CT的英文全稱（）的英文全稱（） A、無層面外結構干擾的斷面圖像、無層面外結構干擾的斷面圖像 B、空間分辨率高、空間分辨率高 C、采用可見光成像、采用可見光成像 D、CT成像的優點成像的優點 E、內臟觀察顯示直觀、內臟觀察顯示直觀 6成