医用CT机的质量控制与计量检定.ppt
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医用医用CTCT机的质量控制与计量检定机的质量控制与计量检定夏勋荣主要内容:
主要内容:
11、与、与CTCT相关的概念相关的概念22、CTCT机的结构及成像原理机的结构及成像原理33、CTCT机的主要性能指标机的主要性能指标44、CTCT机质量检测的设备机质量检测的设备55、CTCT机各项指标的检定意义机各项指标的检定意义CT的含义vCT是ComputedTomography的缩写。
v“computed”意为计算机技术;“tomos”的含义是“断层”,意为人体中的单一层面;后缀“graphy”,意为成像技术,例如“radiography”-放射成像技术。
v普通X线成像技术中,人体组织和结构被重叠在一起,而CT成像技术中得到的是人体某一层面的影像。
CT成像与普通成像与普通X线成像的区别线成像的区别1.18951.1895年伦琴发现年伦琴发现XX线;线;2.19172.1917年,奥地利数学家年,奥地利数学家J.RadonJ.Radon证明了证明了CTCT成像的数学原理,即成像的数学原理,即投影重建图像数学理论投影重建图像数学理论;3.19633.1963年,美国科学家年,美国科学家CormackCormack从人体扫描试验中研究出了重建从人体扫描试验中研究出了重建图像的数学方法;图像的数学方法;4.19714.1971年年99月,英国的月,英国的HounsfieldHounsfield研制成功了第一台研制成功了第一台CTCT,并应用,并应用于临床诊断;于临床诊断;5.19795.1979年年HounsfieldHounsfield和美国的和美国的CormackCormack获得了医学生理学奖;获得了医学生理学奖;6.19986.1998年年1111月在北美放射学会年会上有月在北美放射学会年会上有44家公司分别展出了多排家公司分别展出了多排螺旋螺旋CTCT机。
机。
CTCT成像技成像技术的的发展展历史史CTCT机的发展历史机的发展历史体素与像素CTCT机的结构及成像原理机的结构及成像原理1mm10mmv由于被扫描人体的组成是不均匀的,在实际应用中将人体断层分成很多小块,这种被分成许多密度均匀的小立方体,称之为“体素”。
v体素是产生CT图像的基本单元,体素越小图像越清晰。
体素的大小由下式决定:
v体素=FOV层厚/矩阵v所以CT力争较多的原始数据,而原始数据又与采集点数和探测器的数目有关。
体素与像素v像素是显示图像的基本单元,它与体素有关,但又是两回事。
v像素大小与图像处理系统的存储矩阵有关,与监视器显示图像部分的尺寸有关。
v像素=FOV/矩阵v体素和像素采用同一坐标系,像素值(像素的CT值)代表对应体素的平均吸收特性并在图像上显示出来。
体素与像素CT值的概念vCT值代表X线穿过人体组织被吸收后的衰减值。
v为了定量衡量组织对于X光的吸收率,Hounsfield定义了一个新的标度“CT值”。
为了表示对他的敬意,后人将CT值的单位定位“H”。
vCT值的计算:
某物质的CT值等于该物质的衰减系数与水的衰减系数之差,再与水的衰减系数之比后乘以1000。
CT值的概念v某物质CT值=1000(-水)/水,其单位名称为HU(HounsfieldUnit)。
vCT值不是一个绝对值,而是一个相对值。
不同组织的CT值各异,各自在一定范围内波动。
v骨骼的CT值最高,为1000HU;软组织的CT值为2070HU;水的CT值为0(10)HU;脂肪的CT值为-50-100以下;空气的CT值为-1000HU。
窗宽窗位的概念v窗宽是CT图像上显示的CT值范围。
在此CT值范围内的组织和病变均以不同的模拟灰度显示。
而CT值高于此范围的组织和病变,无论高出程度有多少,均以白影显示,不再有灰度差异;反之,低于此范围的组织结构,不论低的程度有多少,均以黑影显示,也无灰度差别。
v窗位是窗的中心位置,同样的窗宽,由于窗位不同,其所包括CT值范围的CT值也有差异。
v例如窗宽同为100H,当窗位为0HU时,其CT值范围为-50+50H;如窗位为+35H时,则CT值范围为-15+85HU。
v通常,欲观察某组织结构及发生的病变,应以该组织的CT值为窗位。
例如脑质CT值约为+35H,则观察脑组织及其病变时,选择窗位以+35H为妥。
窗宽窗位的概念CTCT成像的物理原理成像的物理原理图CTCT机的结构及成像原理机的结构及成像原理CTCT成像的基本原理成像的基本原理CTCT机的结构及成像原理机的结构及成像原理CTCT成像的数学原理成像的数学原理图1=42=33=24=1CTCT每扫描一次,即可得到一个关于衰减系数的方每扫描一次,即可得到一个关于衰减系数的方程,经过若干次扫描,即得到一联立方程。
经过计算程,经过若干次扫描,即得到一联立方程。
经过计算机运算(傅立叶转换、反投影法等)可以解出这一联机运算(傅立叶转换、反投影法等)可以解出这一联立方程,从而求出每个体素的立方程,从而求出每个体素的XX线吸收系数线吸收系数(衰减系数衰减系数),将其排列成数字矩阵(,将其排列成数字矩阵(digitalmatrixdigitalmatrix),数字),数字矩阵经过数字矩阵经过数字/模拟转换器(模拟转换器(D/AD/A)把数字矩阵中的每)把数字矩阵中的每个数字转变为由黑到白不同灰度的小方块,即像素个数字转变为由黑到白不同灰度的小方块,即像素(pixelpixel),也按矩阵排列,即构成了),也按矩阵排列,即构成了CTCT图像。
图像。
CTCT机的结构及成像原理机的结构及成像原理模数转换器模数转换器高压发生器高压发生器X线球管线球管人体模型人体模型探测器群探测器群操作控制台操作控制台相机相机电子计算机电子计算机存储器存储器显示器显示器CT影像设备的基本结构与工作原理流程影像设备的基本结构与工作原理流程CTCT机的结构及成像原理机的结构及成像原理第一代单束平移-旋转方式视频视频7.207.20第二代窄扇束平移-旋转方式第三代宽扇束旋转-旋转方式第四代宽扇束静止-旋转方式螺旋CT第五代泛指各种先进的扫描方式双源CTConebeamCTCT常常规X线数字化数字化图像化像化模模拟图像像图像重建,三像重建,三维断断层重建重建几何聚焦,二几何聚焦,二维X光片光片密度分辨好(密度分辨好(0.5%)密度分辨差密度分辨差空空间分辨一般(分辨一般(415)Lp/cm空空间分辨好(分辨好(1235)Lp/cm成像成像剂量量较高高成像成像剂量低量低CT与常规X线比较(11)扫描系描系统(XX线管、探管、探测器和器和扫描架)描架);(22)计算机系算机系统(数据(数据储存、运算等)存、运算等);(33)图像像显示和存示和存储、照相系、照相系统。
CTCT影像影像设备的的组成与功能成与功能CTCT机的结构及成像原理机的结构及成像原理(11)扫描系描系统(XX线管、探管、探测器和器和扫描架)描架):
扫描机架扫描机架(gantrygantry)内安装有)内安装有XX线系统、图像采集、线系统、图像采集、XX线过线过滤器、系统准直器等,其中滤器、系统准直器等,其中XX线球管和数据采集系统(线球管和数据采集系统(datadataacquisitionsystemacquisitionsystem,DASDAS)最为重要。
目前多数扫描机架的)最为重要。
目前多数扫描机架的孔径为孔径为70cm70cm,倾斜角度通常为,倾斜角度通常为12123030。
CT扫描系统的扫描机架与扫描床扫描系统的扫描机架与扫描床扫描机架内部结构扫描机架内部结构CTCT机的结构及成像原理机的结构及成像原理CTCT机的结构及成像原理机的结构及成像原理探测器探测器滑滑环环高压部分高压部分(11)扫描系描系统(XX线管、探管、探测器和器和扫描架)描架):
XX线球管线球管是是CTCT影像设备的心脏部分,由阴极、阳极和真空影像设备的心脏部分,由阴极、阳极和真空玻璃或金属管组成,其类型可分为玻璃或金属管组成,其类型可分为固定阳极和旋转阳极两种固定阳极和旋转阳极两种。
固定阳极固定阳极XX线球管线球管主要应用于单束和多束形的扫描机中,其主要应用于单束和多束形的扫描机中,其焦点是矩形的,主要用于第焦点是矩形的,主要用于第11、22代代CTCT机中;机中;旋转阳极旋转阳极XX线球管线球管主要用在扇束旋转扫描机中,故在第主要用在扇束旋转扫描机中,故在第33、44代代CTCT机中多采用此种机中多采用此种XX线球管;线球管;CTCT机的结构及成像原理机的结构及成像原理目前,目前,CTCT多采用多采用22个焦点交替个焦点交替工作,大大延长了工作,大大延长了XX线球管的寿命,线球管的寿命,其曝光次数由原来的其曝光次数由原来的22万次达到万次达到25255050万次以上。
万次以上。
20032003年末年末SiemensSiemens公司推出零公司推出零兆阳极热容量的概念,代表球管兆阳极热容量的概念,代表球管为为StratonStraton电子束控金属球管,以电子束控金属球管,以0.370.37秒速度进行机架旋转的球管秒速度进行机架旋转的球管,可以实现亚毫米满负荷扫描。
可以实现亚毫米满负荷扫描。
Straton电子束控金属球管外形电子束控金属球管外形CTCT机的结构及成像原理机的结构及成像原理(11)扫描系描系统(XX线管、探管、探测器和器和扫描架)描架):
CTCT的数据采集系统(的数据采集系统(DASDAS)作用是测量)作用是测量XX射线束,并将这些射线束,并将这些数据编码成二进制数据,送往计算机进行运算。
数据编码成二进制数据,送往计算机进行运算。
探测器(探测器(detectordetector)是)是DASDAS系统中重要的部件,主要功能:
系统中重要的部件,主要功能:
接受透过病人检查部位的接受透过病人检查部位的XX射线;射线;将接收到的将接收到的XX线转换成模拟形式的电子信号;线转换成模拟形式的电子信号;将模拟信号放大;将模拟信号放大;将模拟信号转换成数字信号(通过将模拟信号转换成数字信号(通过A/DA/D转换器)。
转换器)。
CTCT机的结构及成像原理机的结构及成像原理(11)扫描系描系统(XX线管、探管、探测器和器和扫描架)描架):
探测器是位于探测器是位于XX线球管和计算机系统之间重要的数据检测部线球管和计算机系统之间重要的数据检测部件。
一般来说,探测器的数量越多,采集到的扫描数据就越多,件。
一般来说,探测器的数量越多,采集到的扫描数据就越多,可提高可提高XX射线的利用率,相应的缩短扫描时间和提高图像的质量。
射线的利用率,相应的缩短扫描时间和提高图像的质量。
比如比如GEGE公司公司LightSpeed16LightSpeed16排排MSCTMSCT的探测器系统共有的探测器系统共有2424排矩排矩阵式探测器组合,每排有阵式探测器组合,每排有912912个稀土陶瓷探测器,共有个稀土陶瓷探测器,共有2121,888888个探测器。
个探测器。
(11)扫描系描系统(XX线管、探管、探测器和器和扫描架)描架):
CTCT机的结构及成像原理机的结构及成像原理(22)计算机系统计算机系统:
CTCT和和MRIMRI等临床大型医疗设备均使用的是小型计算机。
等临床大型医疗设备均使用的是小型计算机。
CTCT的计算机系统包括主计算机和阵列计算机两部分。
的计算机系统包括主计算机和阵列计算机两部分。
主计算机控制主计算机控制CTCT整个系统的正常工作,其主要的功能有:
整个系统的正常工作,其主要的功能有:
扫描监控,并将扫描监控,并将CTCT扫描得到的数据进行存储;扫描得到的数据进行存储;CTCT值的校值的校正;正;图像的重建控制;图像的重建控制;CTCT机自身故障的诊断与分析。
机自身故障的诊断与分析。
阵列处理器(阵列处理器(ArrayProcessor,APArrayProcessor,AP):
本身不能独立工):
本身不能独立工作,它与主计算机相连,在其控制下进行高速的数据运算以作,它与主计
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- 医用 CT 质量 控制 计量 检定