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CT成像技术和原理


一、CT的图像形成

(如图7-2)X线球管射出窄束X线,射线穿过人体某一层不同密度的组织和器官后,到达检测器,使用检测器获得不同的信息量(不同的光子强度)。检测器将此信息放大为电压信号,并通过模拟/数字转换器转变为数字信号,后者经计算机处理,形成吸收系数矩阵;再经数字模拟转换器,使数字信号变成视频信号。后者可在电视荧光屏上直接形灰度不同的图像,并可用X线胶片拍摄下来。

高压发生器→X线管→人体→检测器模/数转换器→电子计算机→数/模转换器→显示器→多幅照像机

图7-2CT图像形成示意图

二、CT图像的特性

X线通过人体时,因人体组织的吸收和散射而衰减。X线衰减的程度(衰减系数或吸收系数)取决于组织密度,密度高的人体组织比密度低的能够吸收更多的X线。在荧光屏上,CT图像中黑的区域表示低吸收区,即低密度区;白的表示高吸收区,即高密度区。CT图像就是由几万到几十万个由黑到白不同灰度的微小方块按矩阵排列而成。每个小方块都反映相应的单位容积的吸收系数。用普通X线机照像,X线吸收率低于5%,就不能看出差异;而CT可将散射线降到最低程度,并通过灵敏度很高的探测器和高速计算机,精确地计算出每一单位容积的吸收系数。这样就能摄取0.5%差异的图像图。因此CT装置具有很高的密度分辨力。这是CT装置的主要特点和性能。

三、CT值

不同密度的物体,不同密度的人体器官和组织,其X线吸收系数(u值)也不同,将u值换算成CT值,作为表达组织密度的统一单位,即Hounsfield Unit。规定水的CT值为0:将人体组织的CT值分为2,000个分度;上界为皮质骨的CT值,+1,000H:下界为空气的CT值,-1,000H。

应强调指出,绝对的CT值受到多种因素的影响,是不可靠的,不同型号的CT装置所测出的CT值可以不同,CT值还随着X线管电压的改变而改变,以及其他种种因素的影响,所以在组织密度的定量分析上CT值虽有重要的意义,但也有一定限度。

四、窗口技术

窗口技术是CT图像显示中最重要的功能。CT装置能辨别2,000~3,000个灰度等级,而人眼只能辨别16~20个灰阶,换句话说,在荧光屏上从白到黑,人眼只能分清16个不同灰度的影像。当荧光屏上显示出全部2,000个灰阶时,则2,000÷16=125H,所以CT值从0~124H的组织都包括在同一灰阶中,人眼不能分辨。为了在荧光屏上使密度相差不多的组织显示出不同的灰度,必须采用窗口技术,即根据诊断的需要(感兴趣区或R0.1),在全部2,000个CT值上开一个窗口,把16个灰阶压缩在一个更窄的范围内,这样虽然会丢失窗口以外的信息,而窗口范围内(感兴趣区)组织的密度分辨力得到显著提高。总之,显示CT图像必须有窗口,通过它只让整个CT值范围中的一部分(感兴趣区)显示出来。

    观察人体不同的组织和器官,还要选用不同的窗位,即窗中心。例如,欲观察髓核,则应以该组织的CT值—100H为中心进行观察,这个100H就是窗位。



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