1、 CT诊断学诊断学总论总论 郧阳医学院影像学教研室郧阳医学院影像学教研室 陈伦刚陈伦刚lCT发展史lCT设备及成像原理lCT图象特点lCT检查技术lCT图像的分析与诊断lCT的临床应用 CT是现代航天技术、电子技术、计算是现代航天技术、电子技术、计算机技术和数学相结合的产物，为临床提供机技术和数学相结合的产物，为临床提供了一个崭新的无创伤、无痛苦的影象诊断了一个崭新的无创伤、无痛苦的影象诊断手段。手段。1917年由澳大利亚数学家年由澳大利亚数学家Radon证明了证明了CT的数学的数学基础，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
2、年由美国科学家年由美国科学家Cormack发明了用发明了用X线投影数线投影数据重建图象。据重建图象。1969年由英国工程师年由英国工程师Hounsfield基于这些理论制成基于这些理论制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教授一起获得了诺贝教授一起获得了诺贝尔医学生理学奖。尔医学生理学奖。分辨率分辨率 l CT机基本结构机基本结构 1、扫描装置扫描装置：由X线管（线管（发射X线），探测器探测器（接收X线）及准直器（及准直器（位于X线管前方，它调节X线束的宽度）
3、组成。2、计算机系统计算机系统：是CT机的神经中枢和心脏。担负操纵整个扫描过程，处理和运算操纵整个扫描过程，处理和运算扫描数据，进行图像的重建和显示等重要工作。3、外围设备外围设备：包括显示终端显示终端（扫描图像的显示终端和显示各种程序文件、指令等文字材料的计算机终端）和资料存储设备资料存储设备（磁盘机、磁带机和软盘机等）两大类。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
4、 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。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 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
5、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
6、像是计算机计算出的图像。体素体素。CT机沿用至今，无论从机沿用至今，无论从技术设计，硬件技术设计，硬件结构和软件功能结构和软件功能等方面均有很大的进展。等方面均有很大的进展。机械机械运动方式运动方式：平移：平移-旋转旋转旋转旋转-旋转旋转滑环运转（螺旋）。滑环运转（螺旋）。机型机型的发展：头颅的发展：头颅CT机（几分钟机（几分钟/层）层）全全身身CT机（几秒机（几秒/层层）螺旋螺旋CT机、电子束机、电子束CT机机（16层以上层以上/秒）。秒）。CT扫描方式扫描方式的进展：间隔层面式扫描和采的进展：间隔层面式扫描和采样（普通样（普通CT）连续容积式扫描和采样（连续容积式扫描和采样（SCT.EBC
7、T）。）。CT检查技术检查技术的进展：平扫，增强的进展：平扫，增强动态增强动态增强双双期或多期增强，后处理重建。期或多期增强，后处理重建。学科发展学科发展：单纯：单纯CT诊断诊断CT诊断诊断+CT介入。介入。形成如下优势：形成如下优势：1、提高了扫描速度；、提高了扫描速度；2、提高病变密度测量；、提高病变密度测量；3、提高了病变发现率；、提高了病变发现率；4、可能减少造影剂用、可能减少造影剂用量；量；5、在造影剂最高时成像；、在造影剂最高时成像；6、层厚、间隔重建、层厚、间隔重建可可 变；变；7、可行多层面及三维重建。、可行多层面及三维重建。传统传统X线影像是把具有三维的立体解剖结构线影像是把
8、具有三维的立体解剖结构摄成二维的平面图像，影像互相重叠，密度分辨摄成二维的平面图像，影像互相重叠，密度分辨率不高。率不高。CT克服了这些缺点，它具有以下优点：克服了这些缺点，它具有以下优点：1、CT图像能显示真正的断面图像；无组织图像能显示真正的断面图像；无组织结构重叠，解剖关系明确。结构重叠，解剖关系明确。2、CT图象清晰，密度分辨率高；照射范围图象清晰，密度分辨率高；照射范围局限，局限，X线散射小，可显示线散射小，可显示X线照片无法显示的线照片无法显示的器官和病变。因此病变检出率和诊断准确性高。器官和病变。因此病变检出率和诊断准确性高。3、检查方便、迅速而安全，无创伤，无痛检查方便、迅速而
9、安全，无创伤，无痛苦。苦。1 1CTCT图像图像 1、CT图像在显示屏上用由黑到白的图像在显示屏上用由黑到白的不同不同灰阶度灰阶度表示，黑表示低吸收区，即低密度区，如表示，黑表示低吸收区，即低密度区，如脑室；白表示高吸收区，即高密度区，如颅骨。脑室；白表示高吸收区，即高密度区，如颅骨。这与这与X线照片图像一致。线照片图像一致。2、CT的密度分辨力高，人体软组织的密度的密度分辨力高，人体软组织的密度差别很小时，也能形成对比而成像。这是差别很小时，也能形成对比而成像。这是CT的的突出优点。所以突出优点。所以CT能更好的显示由软组织构成能更好的显示由软组织构成的器官，如脑、脊髓、纵隔、肺、肝、胆、胰
10、、的器官，如脑、脊髓、纵隔、肺、肝、胆、胰、脾、肾及盆腔器官等。脾、肾及盆腔器官等。二二 CTCT值值 X线图像可反映正常与病变组织的密度，如高线图像可反映正常与病变组织的密度，如高密度和低密度，但没有密度和低密度，但没有量的概念量的概念。CT图像不仅以图像不仅以不同灰度显示其密度的高低，而且还可依组织对不同灰度显示其密度的高低，而且还可依组织对X线的吸收系数说明其密度高低的程度，具有一个量线的吸收系数说明其密度高低的程度，具有一个量的概念。的概念。CTCT值代表值代表X X线穿过组织被吸收后的衰线穿过组织被吸收后的衰减值。减值。每种物质的每种物质的CT值等于该物质的衰减相比之值等于该物质的衰
11、减相比之后乘以后乘以1000 即：某物质即：某物质CT值值=1000（uu水水）/u水水 其单位名称为其单位名称为HU（Hounsfield Unit）。）。人体组织的人体组织的CT值范围从空气的值范围从空气的-1000HU到骨到骨皮质皮质+1000HU，共有共有2000个个CT值。值。空气的空气的CT值最低为值最低为-1000HU；脂肪的脂肪的CT值为值为-50-100；水的水的CT值为值为0（10）HU；软组织的软组织的CT值为值为2050HU；骨皮质的骨皮质的CT值最高，为值最高，为1000HU。3 3窗宽（窗宽（WWWW）与窗位（与窗位（WLWL）人体组织在人体组织在CT上表现出上表现
12、出2000个不同的灰度，个不同的灰度，层次甚多，人眼不能分辨出如此微小的灰度差别，层次甚多，人眼不能分辨出如此微小的灰度差别，一般只能分辨出一般只能分辨出16个灰度。当两种组织的个灰度。当两种组织的CT值相值相差差125HU以上（以上（2000/16=125）以上时，人眼才能）以上时，人眼才能分辨出来。而人体软组织的分辨出来。而人体软组织的CT值多数值多数+20+70HU之间，相差不足之间，相差不足125HU。为了提高组织结构细节的为了提高组织结构细节的显示，使显示，使CT值差别小的组织能分辨，值差别小的组织能分辨，CT机在设计机在设计上引入了窗宽与窗位进行调整，称为窗口技术。上引入了窗宽与窗
13、位进行调整，称为窗口技术。窗宽窗宽 是指是指CT图像上所包含的图像上所包含的CT值范围值范围。在此。在此CT值范围内的组织结构按其密度高低从白到黑分为值范围内的组织结构按其密度高低从白到黑分为16个灰阶供观察对比。例如：窗宽选定为个灰阶供观察对比。例如：窗宽选定为80HU，则则其其CT值的差别在值的差别在5HU（80/16=5）以上即可分辨出来。）以上即可分辨出来。因此窗宽的宽窄直接影响到图像的对比度和清晰度。因此窗宽的宽窄直接影响到图像的对比度和清晰度。窗位或称窗中心窗位或称窗中心 由于不同组织的由于不同组织的CT值不同，值不同，要想观察它的细微结构，最好以该组织的要想观察它的细微结构，最好
14、以该组织的CT值为窗值为窗位。位。窗位是指窗宽上下限的平均数。窗位是指窗宽上下限的平均数。WW1000 WL-650WW500 WL35四四 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在同一扫描层内含有两种以上不同密度的物质时，图像的质时，图像的CT值则是这些物质的值则是这些物质的CT值的平均值的平均数，它不能如实地反应其中任何一种物质的数，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，同一病灶，依所在器官（周围背景）不同，所测定的所测定的CT值有
15、所变化，这种现象称为称为周值有所变化，这种现象称为称为周围间隙现象。围间隙现象。五五 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
16、率就大，图像细致清楚。则空间分辨率就大，图像细致清楚。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
17、于X线照片。线照片。六六 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
18、，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。一一 普通普通CTCT扫描扫描 1、平扫平扫 是指不使用任何造影剂的是指不使用任何造影剂的CT扫描扫描方法。包括连续扫描、间隔扫描、重叠扫描、薄方法。包括连续扫描、间隔扫描、重叠扫描、薄层扫描（层厚小于层扫描（层厚小于0.5cm）、）、靶扫描等。靶扫描等。一般层厚为一般层厚为1.0cm，尽量不使用间隔扫描。尽量不使用间隔扫描。2、增强扫描增强扫描 是经血管内注入是经血管内注入水溶性含碘造水溶性含碘造影剂影剂后再进行扫描的检查方法。目的是提高病变后再进行扫描的检查方法。目的是提高病变组织同正常组织的密度差，以显示平扫上未被显组织同正常组织
19、的密度差，以显示平扫上未被显示或显示不清的病变；通过病变有无强化和强化示或显示不清的病变；通过病变有无强化和强化类型，对病变组织性质做出判断。类型，对病变组织性质做出判断。注入方法有多种。注入方法有多种。常用的造影剂有离子型（常用的造影剂有离子型（60%76%泛影葡泛影葡胺）和非离子型（胺）和非离子型（Ultravist、Omnipaque等）等）;前者价廉，有一些副反应；后者无明显副反应，前者价廉，有一些副反应；后者无明显副反应，但价格较贵。但价格较贵。剂量约剂量约50100毫升毫升(1.5-2.0ml/kg).3、造影扫描、造影扫描 是在对某一器官或结构进行是在对某一器官或结构进行造影后再
20、行扫描的方法造影后再行扫描的方法。常用的方法有：脊髓造影常用的方法有：脊髓造影CT、脑池造影脑池造影CT、胆囊造影胆囊造影CT、膝关节造影膝关节造影CT等。等。平扫平扫增强增强 二二 高分辨力高分辨力CTCT扫描扫描 高分辨力高分辨力CT（HRCT）是指在较短时间内，是指在较短时间内，取得良好空间分辨力取得良好空间分辨力CT图象的扫描技术。图象的扫描技术。对对CT机有如下要求：机有如下要求：1、固有空间分辨力小于固有空间分辨力小于0.5mm；2、图象重建用高空间分辨力算法；、图象重建用高空间分辨力算法；3、薄层扫描，层厚为、薄层扫描，层厚为11.5mm；4、矩阵用矩阵用512512。HRCT可
21、清楚显示微小的结构及密度差大的可清楚显示微小的结构及密度差大的组织如肺间质、听骨链等，明显优于普通组织如肺间质、听骨链等，明显优于普通CT。三三 CTCT的新技术的新技术 1、多层面重建技术及曲面重建技术、多层面重建技术及曲面重建技术 2、多层面容积重建技术：包括最大强度投、多层面容积重建技术：包括最大强度投影，最小强度投影和平均强度投影影，最小强度投影和平均强度投影；3、表面覆盖法重建技术（、表面覆盖法重建技术（SSD）；）；4、仿真内窥镜技术（仿真内窥镜技术（CTVE）；）；5、容积重建术。容积重建术。1属二维重建技术，属二维重建技术，25属三维重建技术。属三维重建技术。SCT 三维重建三
22、维重建SCT三维重建（透明法处理）三维重建（透明法处理）听骨链仿真内镜听骨链仿真内镜SCT三维重建（表面覆盖）三维重建（表面覆盖）SCT三维重建（透明法）三维重建（透明法）SCT血管造影（血管造影（CTA）SCT多期扫描多期扫描 1、了解扫描的技术与方法；、了解扫描的技术与方法；2、窗口技术；、窗口技术；3、仔细观察每一幅图像，然后通过思维而构、仔细观察每一幅图像，然后通过思维而构成某一器官或结构的立体图像；成某一器官或结构的立体图像；4、以形态和密度两方面分析每一器官。、以形态和密度两方面分析每一器官。形态方面主要观察器官的大小、形态、轮廓。形态方面主要观察器官的大小、形态、轮廓。密度方面要
23、观察有无密度方面要观察有无一致性或局限性一致性或局限性密度增高密度增高或减低。病灶密度低于所在器官或结构，称或减低。病灶密度低于所在器官或结构，称低密度低密度灶灶；病灶密度高于所在器官或结构，称；病灶密度高于所在器官或结构，称高密度灶高密度灶；病灶密度与所在器官或结构相等，称病灶密度与所在器官或结构相等，称等密度灶；等密度灶；若病灶兼有高、低、等密度，称为若病灶兼有高、低、等密度，称为混杂密度灶。混杂密度灶。5、对于增强扫描，要与平扫图像对比观察，、对于增强扫描，要与平扫图像对比观察，分析病灶有无强化、强化程度及强化形式，以利分析病灶有无强化、强化程度及强化形式，以利于定性诊断；于定性诊断；6
24、、全面而细致的观察，辨别正常或异常；全面而细致的观察，辨别正常或异常；发现异常时，经过分析，以影像表现为基础提出发现异常时，经过分析，以影像表现为基础提出初步的病理改变，有时需要提出几个可能；初步的病理改变，有时需要提出几个可能；7 、结合临床资料，综合分析，以期得出比、结合临床资料，综合分析，以期得出比较正确的诊断。较正确的诊断。原则：掌握优势，合理应用。原则：掌握优势，合理应用。1、中枢神经系统疾病的、中枢神经系统疾病的CT诊断价值较高，诊断价值较高，应用普遍。应用普遍。2、头颈部疾病的、头颈部疾病的CT诊断也很有价值，应用诊断也很有价值，应用较普遍。较普遍。3、胸部疾病的、胸部疾病的CT
25、诊断，随着高分辨率诊断，随着高分辨率CT的的应用，日益显示出它的优越性。应用，日益显示出它的优越性。4、心脏及大血管心脏及大血管CT诊断价值的大小取决于诊断价值的大小取决于CT装置。多层螺旋装置。多层螺旋CT及及电子束电子束CT有独到之处。有独到之处。5、腹部及盆腔疾病的腹部及盆腔疾病的CT检查，应用日益检查，应用日益广泛。螺旋广泛。螺旋CT对急腹症检查既快捷、无痛苦，对急腹症检查既快捷、无痛苦，敏感性又高。敏感性又高。6、骨骼肌肉系统疾病，多可通过简便、经、骨骼肌肉系统疾病，多可通过简便、经济的济的X线检查确诊，使用线检查确诊，使用CT检查较少。但检查较少。但CT对对显示骨变化的细节、软组织
26、变化及关节等均较显示骨变化的细节、软组织变化及关节等均较X线为优。线为优。CT是是20世纪世纪70年代发展起来的一项新的影象年代发展起来的一项新的影象技术，由于其对临床诊断有独到的价值，普及速技术，由于其对临床诊断有独到的价值，普及速度非常快；虽然检查费较昂贵，但是现已普及到度非常快；虽然检查费较昂贵，但是现已普及到县级，甚至乡镇级医院。尤其螺旋县级，甚至乡镇级医院。尤其螺旋CT的普及速的普及速度出人意料。随着设备档次的提高和影像学工作度出人意料。随着设备档次的提高和影像学工作人员的不断探索研究，人员的不断探索研究，CT的临床应用越来越广的临床应用越来越广泛，适应症越来越宽阔，基本上涵盖了全身各部泛，适应症越来越宽阔，基本上涵盖了全身各部位，人体各系统。在以往认为的应用盲区也逐步位，人体各系统。在以往认为的应用盲区也逐步得到了开拓应用，如胃肠道及心血管。一些器官得到了开拓应用，如胃肠道及心血管。一些器官结构的显示能达到微细解剖结构，如结构的显示能达到微细解剖结构，如HRCT显示显示肺小叶等。随着多层螺旋肺小叶等。随着多层螺旋CT的应用，的应用，CT功能成功能成像的研究取得了一定成果。因此了解、掌握像的研究取得了一定成果。因此了解、掌握CT诊断技术已成为当代医务人员的一项基本功。诊断技术已成为当代医务人员的一项基本功。
