层析成像(Computed Tomography)

2020-12-21 14:26:58 浏览:326

定义

电子计算机断层扫描,它是利用精确准直的X线束、γ射线、超声波等,与灵敏度极高的探测器一同围绕人体的某一部位作一个接一个的断面扫描,具有扫描时间快,图像清晰等特点,可用于多种疾病的检查;根据所采用的射线不同可分为:X射线CT(X-CT)以及γ射线CT(γ-CT)等。

成像原理

CT是用X射线束对人体某部一定厚度的层面进行扫描,由探测器接收透过该层面的X射线,转变为可见光后,由光电转换变为电信号,再经模拟/数字转换器转为数字,输入计算机处理。图像形成的处理有对选定层面分成若干个体积相同的长方体,称之为体素(voxel)。

扫描所得信息经计算而获得每个体素的X射线衰减系数或吸收系数,再排列成矩阵,即数字矩阵(digital matrix),数字矩阵可存贮于磁盘或光盘中。经数字/模拟转换器把数字矩阵中的每个数字转为由黑到白不等灰度的小方块,即像素(pixel),并按矩阵排列,即构成CT图像。所以,CT图像是重建图像。每个体素的X射线吸收系数可以通过不同的数学方法算出。

CT的工作程序是这样的:它根据人体不同组织对X射线的吸收与透过率的不同,应用灵敏度极高的仪器对人体进行测量,然后将测量所获取的数据输入电子计算机,电子计算机对数据进行处理后,就可摄下人体被检查部位的断面或立体的图像,发现体内任何部位的细小病变。

基本概念

1、体素与像素(Voxel and Pixel)

体素是体积单位。在CT扫描中,根据断层设置的厚度、矩阵的大小,能被CT扫描的最小体积单位。体素作为体积单位,它有三要素,即长、宽、高。通常CT中体素的长和宽都为1mm,高度或深度则根据层厚可分别为10、5、3、2、1mm等。 像素又称像元,是构成CT图像最小的单位。它与体素相对应,体素的大小在CT图像上的表现,即为像素。

2、采集矩阵与显示矩阵(Scaning and Displaying Matrix)

矩阵是像素以二维方式排列的阵列,它与重建后图像的质量有关。在相同大小的采样野中,矩阵越大像素也就越多,重建后图像质量越高。目前常用的采集矩阵大小基本为:512x512,另外还有256x256和1024x1024。 CT图像重建后用于显示的矩阵称为显示矩阵,通常为保证图像显示的质量,显示矩阵往往是等于或大于采集矩阵。通常采集矩阵为512x512的CT,显示矩阵常为1024x1024。

3、原始数据(Raw Data)

原始数据是CT扫描后由探测器接收到的信号,经模数转换后传送给计算机,其间已转换成数字信号经预处理后,尚未重建成横断面图像的这部分数据被称为原始数据。

4、重建与重组(Reconstruction and Reformation)

原始扫描数据经计算机采用特定的算法处理,最后得到能用于诊断的一幅横断面图像,该处理方法或过程被称为重建或图像的重建。 重组是不涉及原始数据处理的一种图像处理方法。如多平面图像重组、三维图像处理等。由于重组是使用已形成的横断面图像,因此重组图像的质量与已形成的横断面图像有密切的关系,尤其是层厚的大小和数目。一般,扫描的层厚越薄、图像的数目越多,重组的效果就越好。

5、扫描时间和周期时间(Scaning and Circle Time)

扫描时间是指X线球管和探测器阵列围绕人体旋转扫描一个层面所需的时间,常见的有全扫描(360°扫描),其它还有部分扫描(小于360°扫描)和过度扫描(大于360°扫描)。目前的CT机都有几种扫描时间可供选择,以前最短的扫描时间为1秒,其它有2秒或3秒,现在新的多螺旋CT机最短扫描时间可达0.33秒。减少扫描时间除了可缩短病人的检查时间、提高效率外,并且是减少病人运动伪影的一个有效手段。

从开始扫描、图像的重建一直到图像的显示,这一过程称为周期时间。一般周期时间与上述因素有关,多数情况下是上述两个因素的总和,但目前的CT机的计算机功能强大,并且都有并行处理和多任务处理的能力,所以,在一些特殊扫描方式情况下,扫描后的重建未结束,就可以开始下一次的扫描。所以,周期时间并非始终是扫描时间和重建时间之和。

参考文献 

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作          者: 泮桥成像光电商城

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