X射线计算机断层扫描成像(X-CT)
放射治疗中的医学影像的成像系统
放射治疗中的医学影像的成像系统在放射治疗中，医学影像的成像系统起着至关重要的作用。
它们能够帮助医生准确诊断病情，确定治疗方案，并对治疗过程中的效果进行监测。
本文将介绍放射治疗中常用的医学影像成像系统，包括X射线、计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）和正电子发射断层扫描（PET-CT）。
（正文内容开始）1. X射线成像系统X射线成像系统是放射治疗中最常见的成像工具之一。
通过使用X射线的物理特性，医生可以获取患者内部结构的影像。
在放射治疗中，X射线成像系统主要用于确定治疗区域的准确位置，并帮助医生规划放疗的具体方案。
通过X射线成像系统，医生可以直观地观察肿瘤的大小、位置以及与周围组织的关系，从而制定最佳的放射治疗计划。
2. 计算机断层扫描（CT）成像系统计算机断层扫描（CT）成像系统是一种通过旋转式X射线源和感应器进行扫描的成像系统。
它能够提供更详细的横断面图像，帮助医生更精确地评估肿瘤的形态和大小。
在放射治疗中，CT成像系统可用于定位放疗治疗计划中的激光标记，以确保放疗的定位精度。
此外，CT成像还可以帮助医生评估放疗计划中的剂量分布，以确保给予肿瘤足够的辐射剂量，同时最大限度地减少对正常组织的伤害。
3. 磁共振成像（MRI）系统磁共振成像（MRI）是一种基于磁场和无线电波的成像技术，它可以产生高分辨率的人体内部结构图像。
在放射治疗中，MRI成像系统可以提供更为清晰的肿瘤结构图像，帮助医生确定肿瘤的边界和浸润范围。
此外，MRI成像还可以检测肿瘤的血供情况，辅助医生评估肿瘤的恶性程度。
放射治疗前后的MRI扫描可以用于监测治疗的效果，及时调整治疗计划。
4. 正电子发射断层扫描（PET-CT）系统正电子发射断层扫描（PET）和计算机断层扫描（CT）的结合（PET-CT）成像系统在放射治疗中也被广泛应用。
PET-CT系统通过注射含有放射性示踪剂的药物来检测肿瘤的代谢活性，从而帮助医生评估肿瘤的生物学特性。
常用医学影像学名词术语
常用医学影像学名词术语医学影像学是现代医学中的重要分支，通过使用各种影像学技术，如X射线、超声波、磁共振成像（MRI）、计算机断层扫描（CT）等，可以帮助医生对患者进行诊断、治疗和监测。
在医学影像学中，有许多常用的名词术语，下面将介绍一些常见的医学影像学名词术语。
1. X射线（X-ray）：X射线是一种高能电磁辐射，可通过人体组织产生影像。
X射线检查通常用于检测骨骼病变、肺部疾病等。
2. 超声波（Ultrasound）：超声波是一种高频声波，可以通过人体组织产生影像。
超声波检查常用于检测妇科疾病、胎儿成长等。
3. 磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）：利用磁场和无线电波产生的信号，生成高分辨率的人体组织影像。
MRI常用于检测脑部、胸腹部等内部器官病变。
4. 计算机断层扫描（Computed Tomography，CT）：通过多角度的X射线扫描，产生多层次的人体组织影像。
CT可以提供更为详细的图像信息，通常用于检测肿瘤、器官损伤等病变。
5. 核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging，NMRI）：与MRI类似，利用核磁共振现象产生影像。
NMRI常用于检测心脏、肝脏等内部器官病变。
6. 放射性同位素扫描（Radionuclide Scanning）：通过将放射性同位素注入体内，利用其特殊放射性衰变进行成像。
放射性同位素扫描广泛用于心脏、骨骼、甲状腺等疾病的检测。
7. 磁共振弥散加权成像（Diffusion-Weighted Imaging，DWI）：通过测量水分子在组织中的运动，显示组织的微观结构和代谢状态。
DWI常用于检测脑卒中、癌症等疾病。
8. 磁共振弹性成像（Magnetic Resonance Elastography，MRE）：通过测量组织的弹性特性，显示组织的各种病理变化。
MRE常用于检测肝硬化等疾病。
9. 经颅多普勒超声（Transcranial Doppler Ultrasonography，TCD）：通过超声波技术检测颅内血流速度和脑血管疾病。
计算机断层扫描成像(CT)
1引言自七十年代初第一台电子计算机断层扫描装置问世以来，成像技术发展异常迅速，设备不断更新。
以医学成像为例，已实现了三大飞跃，即脏器清晰图像的获得，把生化病理研究推向分子结构的水平和直接提供有关成像组织的化学成分的信息，步入了断层显像的新时代。
计算机断层扫描和图像重建技术，是在不破坏物体情况下，将物体每一个断层面上的结构和组份的分布情况显示出来的一种实验方法，都是利用计算机图像重建的方法来得到物体内部的信息。
人们对射线成像的最早认识是从x 光机开始的。
医用x 光机成像技术的发展和应用已有近百年的历史，它是利用x 射线的物理性能和生物效应，来对人体器官组织进行检查。
由于普通x 光机只能把人体内部形态投影在二维平面上，因此会引起成像器官和骨骼等的前后重叠，造成影像模糊。
为了克服这一缺点，英国ENI 公司的工程师豪恩斯菲尔德(G.N.Hounsfield)运用了美国物理学家科马克(Cormack)于1963年发表的图像重建数学模型，推出了第一台x 射线计算机断层图像重建技术（X-CT ）装置，并1977年9月在英国Ackinson Morleg 医院投入运行。
1979年该技术的发明者Hounsfield 和Cormack 为此获得了诺贝尔医学奖。
X-CT 的出现是X 射线成像技术的一个重大突破。
经过多代的发展，X-CT 已获得广泛的应用。
在医学上，目前已可用来诊断脊柱和头部损伤，颅内肿病，脑中血凝块，及肌体软组织损伤，胃肠疾病，腰部和骨盆恶性病变等等。
目前X-CT 除了广泛应用于临床诊断、生命科学和材料科学以外，还在工业和交通等方面也有重要的应用，例如，在线实时无损检测工业CT 等。
2CT 成像实验原理2.1概述数学上可以证明，通过对物体进行多次投影就可得到该物体的几何形状。
CT 的基本思想是：让一束γ射线投射在物体上，通过物体对γ射线的吸收（多次投影）便可获得物体内部的物质分布信息。
当强度为0I 的一个窄束γ射线穿过吸收系数为μ的物体时，其强度满足指数衰减关系0ut I I e -=(1)式中t 为射线所穿过物质层厚度。
X射线与计算机断层扫描技术
X射线与计算机断层扫描技术现代医学领域中，X射线与计算机断层扫描技术（CT）是一种常用的影像诊断手段。
本文将着重探讨X射线与计算机断层扫描技术的原理与应用。
通过对其工作原理、优点和局限性的介绍，以及在不同领域中的应用案例展示，旨在为读者提供对该技术的深入了解。
一、X射线技术的原理X射线技术的应用已有一个世纪的历史，其原理基于射线在物体中的吸收和散射特性。
X射线源通过物体后，被接收器接收并转化为数字信号，经计算机处理并重建成图像。
这些图像可以提供关于被扫描物体的内部结构和异常情况的详细信息。
二、计算机断层扫描技术的原理计算机断层扫描技术是基于X射线技术发展而来的。
它通过连续旋转射线源和接收器，以及计算机的重建算法，可以获取横截面图像。
相较于传统X射线技术，CT技术能够提供更加清晰和详细的图像。
三、X射线与计算机断层扫描技术的优点1. 非侵入性：X射线和CT技术在诊断时对患者无需进行任何手术或切口，通过射线扫描即可获得目标物体的图像信息。
2. 高灵敏度：X射线和CT技术能够检测到人体内部微小的异常变化，提供高分辨率的图像，帮助医生进行精确的诊断。
3. 多功能性：X射线和CT技术不仅在医学中具有广泛应用，还可用于工业探测、材料分析等领域。
四、X射线与计算机断层扫描技术的应用案例1. 医学领域a. 诊断疾病：CT技术广泛用于检测癌症、骨折、肺部疾病等，帮助医生做出准确的诊断。
b. 导航手术：通过CT技术生成的3D图像，可用于导航手术，减少手术风险和创伤。
c. 放射治疗：利用CT技术生成的图像，医生可以确定最佳放射治疗计划，确保肿瘤得到最大程度的破坏。
2. 工业领域a. 非破坏性检测：X射线和CT技术被广泛应用于工业领域，如航空、汽车和电子等，用于检测产品的完整性、缺陷和材料属性。
b. 质量控制：通过CT技术，可以检测产品的结构、尺寸和材料组成，确保产品符合质量要求。
五、X射线与计算机断层扫描技术的局限性1. 辐射风险：X射线和CT技术使用射线，长时间或频繁接受检查会增加辐射风险，特别是对于孕妇和儿童。
计算机断层扫描
正常组织的CT值
CT值（Hu） 0±10 3~8 13~32 64~84 50~65或略低 类别 水 脑脊液 血液 出血 脾脏 CT值（Hu） 50~70 -20~-80 80~300 -600~-800 400以上 类别 肝脏 脂肪 钙化 肺组织 骨 皮质
3;1000共2000个分度，而 人眼不能分辨这样微小灰度的差别，仅能分辨16个灰阶。为 了提高组织结构细节的显示，能分辨CT值差别小的两种组织， 操作员根据诊断需要调节图像的对比度和亮度，这种调节技术 称为窗技术--窗宽、窗位的选择。 窗宽是指显示图像时所选用的CT值范围。窗宽的宽窄直接 影响图像的对比度；窄窗宽显示的CT值范围小，可分辨密度 较接近的组织或结构，如脑组织；反之，窗宽加宽的CT值幅 度大，对比度差，适用于分辨密度差别大的结构如肺、骨质。 窗位是指窗宽上、下限CT值的平均数。窗位的高低影响图 像的亮度；窗位低图像亮度高呈白色；窗位高图像亮度低呈黑 色。
CT的检查过程
• 病人准备（胃肠道准备，对比剂过敏试验，呼吸训练，心理准备等） • 定位（选择适当的扫描体位） • 扫描定位像 • 进行断面扫描 • 进行图像的传输，存储和打印 • 在图像处理工作站上进行图像高级后处理（2D, 3D, Perfusion, Cardiac IQ)
一般检查可在5－10分钟内完成
CT常用高级后处理方法
• 随着螺旋CT的迅速发展，CT可进行连续的大范围
薄层容积数据采集，从而能够进行多角度、多方 位的显示，增加有效的诊断和定位信息。目前常 用的CT高级后处理方法有： MPVR, MIP, Curve, SSD, Navigator 等
MPR(多层面重建 )
• 计算机将横断面图像上的二维体素重组后获得冠 状位、矢状位、斜位和曲面重建图像。用于显示 病变形态及与周围组织、器官的 解剖关系
医学影像技术成像特点及临床应用
医学影像技术成像特点及临床应用医学影像技术是现代医学领域中的重要组成部分，通过不同的成像技术可以获取人体内部结构和功能信息，为疾病的诊断、治疗和随访提供帮助。
常见的医学影像技术包括X线摄影、计算机断层扫描（CT）、核磁共振成像（MRI）、超声声像图（US）和正电子发射计算机断层扫描（PET-CT）等。
下面将详细介绍各项技术的成像特点及临床应用。
1.X线摄影X线摄影是一种最早应用的医学影像技术，其原理是通过X射线的透射和吸收来显现人体内部结构。
X线摄影具有图像清晰、便于观察病变、成本低廉等优点，被广泛应用于骨骼和胸部等部位的疾病诊断。
例如，骨折、肺部炎症和肿瘤等病变可以通过X线摄影快速诊断。
2.计算机断层扫描（CT）CT技术将X射线与计算机技术结合，可以生成高分辨率的体积图像。
CT扫描以其图像分辨率高、成像速度快等特点，在疾病诊断和治疗方面有广泛的应用。
CT扫描可用于检查各种器官的病变，如肺部肿瘤、脑部出血、腹部脏器疾病等。
此外，CT扫描在引导介入放射治疗和手术规划中也发挥着重要作用。
3.核磁共振成像（MRI）MRI技术是通过磁共振现象和射频脉冲作用于人体水分子，生成图像。
MRI成像具有无辐射、多参数、高对比度等特点，对软组织结构成像效果更好，适用于检查神经系统、骨骼关节、心血管系统等。
MRI常用于检查脑部肿瘤、脊柱病变、乳腺疾病等疾病的诊断和定位。
4.超声声像图（US）超声声像图利用超声波在组织中的传播和反射来生成图像。
超声成像具有无辐射、实时性强、无创伤等优点，适用于对胎儿、肝脏、肾脏等器官的检查。
超声常用于孕产妇的孕检、肝脏肿瘤的检测和引导穿刺、心脏超声检查等。
5.正电子发射计算机断层扫描（PET-CT）PET-CT技术结合了正电子发射断层扫描（PET）和计算机断层扫描（CT），可以同时提供代谢和解剖信息。
PET-CT成像可以检测肿瘤代谢活性、评估神经系统功能、评估心脏血流灌注等。
在肿瘤学方面，PET-CT 广泛应用于肿瘤诊断、术前定位、放疗后效果评价等。
医学影像物理学试题及答案(三)
医学影像物理学试题及答案第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）3-1 普通X射线摄影像与X-CT图像最大不同之处是什么?答：普通X射线摄影像是重叠的模拟像，而X-CT图像是数字化的断层图像。
3-2 何谓体层或断层? 何谓体素和像素? 在重建中二者有什么关系?答：体层或断层是指在人体上欲重建CT像的薄层。
体素是人体中欲重建CT像断层上的小体积元，是人为划分的，是采集（或获取）成像参数（衰减系数值）的最小体积元（实际中是扫描野进行划分）；像素是构成图像的最小单元，是人为在重建平面上划分的，其数值是构成CT图像数据的最小单元。
要注意的是CT图像的像素和工业上的像素不是同一个概念。
体素和像素的关系是二者一一对应。
按重建的思想是体素的坐标位置和成像参数值被对应的像素表现（坐标位置对应、衰减系数值以灰度的形式显示在CT图像上）。
3-3 何谓扫描? 扫描有哪些方式? 何谓投影?答：所谓扫描系指在CT的重建中使用的采集数据的物理技术，具体言之就是以不同的方式，沿不同的角度，按一顶的次序用X射线对受检体进行投照的过程称为扫描。
扫描方式从总体上说有平移扫描和旋转扫描两种。
扫描的目的是为了采集足够的重建数据。
所谓投影的本意系指透射物体后的光投照在屏上所得之影。
若物体完全透明，透射光强等于投照光强，则影是完全亮的；若物体半透明, 透射光强小于投照光强，则影是半明半暗；若物体完全不透明，透射光强等于零，则影是完全暗的。
按此种考虑，所谓投影的本质就是透射光的强度。
对重建CT 像过程中投影p 的直接含义就是透射人体后的X 射线强度，即书中X 射线透射一串非均匀介质（或人体）后的出射X 射线的强度I n ，即p =I n 。
广义之，这个投影p 又是由I n 决定的书中表述的i i d μ∑=p 。
3-4 请写出射线束透射下列非均匀介质后广义下的投影值（见书中习题3-4图）。
答案：(a)17；(b)∑==71n i i μ3-5 何谓层厚? 它与哪些因素有关?答：层厚的本意系指断层的厚度。
计算机断层成像技术
、各代CT扫描机
1、First Generation
One detector Translation-rotation Parallel-beam
Finely collimated x-ray beam Single radiation detector Translate-rotate motion 180 translations with 1 rotation between translation Single image projection per translation Five minute image time Head image only, not capable of body imaging
showing cyst (confirmed) 囊肿
Hounsfield and EMI CT
4分钟可生成图像。
CT scanner 结构图
4.1 概述
一、CT的用途
医学诊断 辅助治疗 工业CT
二、CT的优点 三、CT的局限
显示真正的断层图像 图像清晰、密度分辨率高 操作简单、安全 有些病变不适宜 成分、生物、化学结构 造价高
2320x射线能量150kv以下常用电压420kvx射线强度150ma左右2ma左右放射性同位素不采用60co源高能直线加速器不采用10mev以上扫描和结构方式病人静止检测对象运动x光机和探测器运动x光机和探测器保持静止工业ct装置和医用ct装置的区别医用ct装置工业ct装置08
计算机断层成像技术
X射线计算机断层成像（X－ray computed tomography，简称X－CT）从 根本上克服了上述困难，是80多年来X射线 诊断学上的一次重大突破。
▪ B、正电子发射CT(PET) kV is a reflection of the energy level of the x-ray beam
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X 射线计算机断层扫描成像(X-CT ）
一.X-CT 的发展简史
1895年德国物理学家伦琴发现X 射线，当 X 射线透过人体的不同组织结构时，由于人体组织有密度和厚度的差别，它被吸收的程度不同，所以到达荧屏或胶片上的X 线量即有差异，从而形成黑白对比不红的影像。
X 射线一经发现就在医疗上显示了巨大地应用价值，如今X 射线已经成为现代医疗中不了缺少的设备。
1917年，雷登（J.Radon ）支出对二维或三维的物体可以从各个不同方向上的投影，用数学方法计算出为宜的一张重建图像。
称之为雷登变换。
但是基于雷登变换的图像重建需要处理大量的图像信息，在计算机水平并不发达的年代，这种图像重建的方法并没有被普及，但是雷登变换为X-CT 的发展奠定了数学基础。
1956年，浩斯菲尔德（Godfrey Hounsfiled ）支撑了第一台可用于临床的CT 。
1971年9月第一台头扫描CT 诞生。
1972年第一章临床CT 图像诞生。
CT 立即受到了医学界的热烈欢迎，成功震惊了整个医学界。
二、X-CT 成像的基本原理
由于传统X 射线成像存在着很多缺点，比如影像重叠，即无数多个投影图的叠加平均；以及密度分辨率低，即当需要对人体X 射线吸收率相差很小的部分成像时，传统的X 射线成像系统的影像几乎无法识别。
所以人们提出，如果想得到一个切面或者断面上的影像，必须将X 射线限制在一个层面上（切面或断面）上这就血药从根本上改变X 射线机的工作方式，因此必须使用笔射束X 射线在多个不同方向上针对所选的同一层面进行扫描，对每一个方向上的X 射线的衰减进行测量，而每一个射线路径上的值通过射线积累或者射线求和的方式获得。
X-CT 成像的基本原理：X 射线球管发射X 射线达到北侧物体上，探测器接收其投影，并将其投影作为原始数据与标准数据进行比对校准，经滤波和反投影后，得到一个N*N 的图像矩阵。
投影是可以从不同的角度获取的，从各个角度获得的投影是不同的，要想挥舞元物体的形状需要获得各个角度的投影。
由于衰减，在X 射线经过地N 个体素投射出的X 射线的强度只有：
[]l I I n O n )...(exp 212μμμ+++-=
为了建立CT 图像必须先求出每个体素的吸收系数，以你需要建立N 个独立的方程，所以CT 成像装置需要从不同的方向进行多次采图，即扫描来获得足够的数据建立求解吸收系数的方程。
图像重建的方法有很多，例如反投影法，傅里叶变换法和滤波反投影法。
所谓反投影法的基本原理就是讲所测得的投影值按照其原路径平均地分配到每一个点上，各个方向的投影值反投影后，在反影像上进行叠加，从而推断出原图像。
反投影法是一种最简单的方法，是其他更为复杂的方法的基础。
现在已四个体素的举行图像的重建为例说明反投影法图像重建的过程：
在这个例子中基数10=1+2+3+4，即所有体素的特征参数的总和，这个总和也等于任意方向上投影值的总和。
CT图像的本质是衰减系数µ成像。
通过计算机对获取的投影值按反投影算法处理，可以求解出各个体素的衰减系数值，获取衰减系数的二维分布(µ矩阵)。
再按CT值的定义把各个体素的衰减系数值转换为对应体素的CT值，于是就得到CT值的二维分布(CT值矩阵)，然后将图像面上各像素的CT值转换为灰度，得到图像面上的灰度分布(灰度值矩阵)，即CT
影像。