[医学]医用CT机的质量控制与计量检定
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CT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。
骨骼的CT值最高,为1000HU；软组织的CT值为20～
70HU；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
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。
体素与像素
像素是显示图像的基本单元，它与体素有关，但又是两回事。
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。
像素= FOV/矩阵
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。
CT值的概念
CT值代表X线穿过人体组织被吸收后的衰减值。 为了定量衡量组织对于X光的吸收率， Hounsfield
螺旋CT
双源CT
Cone beam CT
CT与常规X线比较
CT
重建，三维断层重建 密度分辨好（0.5%）
空间分辨一般（4～15）Lp/cm 成像剂量较高
几何聚焦，二维X光片 密度分辨差
空间分辨好（12～35）Lp/cm 成像剂量低
CT机的结构及成像原理
CT影像设备的组成与功能
CT机的结构及成像原理
高压发生器
X线球管
人体模型
探测器群
操作控制台
电子计算机
模数转换器
相机
存储器
显示器
CT影像设备的基本结构与工作原理流程
第一代 单束平移-旋转方式
视频 7.20
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
第五代 泛指各种先进的扫描方式
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X线成像的区别
CT机的发展历史
CT成像技术的发展历史
1.1895年伦琴发现X线； 2.1917年，奥地利数学家J.Radon证明了CT成像的数学原理，即
投影重建图像数学理论 ； 3.1963年，美国科学家Cormack从人体扫描试验中研究出了重建
CT扫描系统的扫描机架与扫描床
扫描机架内部结构
CT机的结构及成像原理
探测器
高压部分
滑环
CT机的结构及成像原理
（1）扫描系统（X线管、探测器和扫描架）:
X线球管是CT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，其类型可分为固定阳极和旋转阳极两种。
固定阳极X线球管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1、2代CT机中；
窗宽窗位的概念
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。
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。
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。
（1）扫描系统（X线管、探测器和扫描架）; （2）计算机系统（数据储存、运算等）; （3）图像显示和存储、照相系统。
CT机的结构及成像原理
（1）扫描系统（X线管、探测器和扫描架）:
扫描机架（gantry）内安装有X线系统、图像采集、X线过 滤器、系统准直器等，其中X线球管和数据采集系统（data acquisition system，DAS）最为重要。目前多数扫描机架的 孔径为70cm，倾斜角度通常为±12°～±30°。
CT机的结构及成像原理
CT成像的基本原理
CT成像的物理原理图
CT机的结构及成像原理
μ 1=4 μ 2=3 μ 3=2 μ 4=1
CT成像的数学原理图
CT机的结构及成像原理
CT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 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X线吸收系数(衰减系 数)，将其排列成数字矩阵（digital matrix），数 字矩阵经过数字/模拟转换器（D/A）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 （pixel），也按矩阵排列，即构成了CT图像。
图像的数学方法； 4.1971年9月，英国的Hounsfield研制成功了第一台CT，并应用
于临床诊断； 5.1979年Hounsfield和美国的Cormack获得了医学生理学奖； 6.1998年11月在北美放射学会年会上有4家公司分别展出了多排
螺旋CT机。
CT机的结构及成像原理
体素与像素
1mm 10mm
体素与像素
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”。
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：
体素=FOV×层厚/矩阵
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。
医用CT机的质量 控制与计量检定
主要内容：
1、与CT相关的概念 2、CT机的结构及成像原理 3、CT机的主要性能指标 4、CT机质量检测的设备 5、CT机各项指标的检定意义
CT的含义
CT是Computed Tomography的缩写。
“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。
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” 。 CT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
某物质CT值=1000×（µ-µ水）/ µ水,其单位名称为HU （Hounsfield Unit）。
骨骼的CT值最高,为1000HU；软组织的CT值为20～
70HU；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
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。
体素与像素
像素是显示图像的基本单元，它与体素有关，但又是两回事。
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。
像素= FOV/矩阵
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。
CT值的概念
CT值代表X线穿过人体组织被吸收后的衰减值。 为了定量衡量组织对于X光的吸收率， Hounsfield
螺旋CT
双源CT
Cone beam CT
CT与常规X线比较
CT
重建，三维断层重建 密度分辨好（0.5%）
空间分辨一般（4～15）Lp/cm 成像剂量较高
几何聚焦，二维X光片 密度分辨差
空间分辨好（12～35）Lp/cm 成像剂量低
CT机的结构及成像原理
CT影像设备的组成与功能
CT机的结构及成像原理
高压发生器
X线球管
人体模型
探测器群
操作控制台
电子计算机
模数转换器
相机
存储器
显示器
CT影像设备的基本结构与工作原理流程
第一代 单束平移-旋转方式
视频 7.20
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
第五代 泛指各种先进的扫描方式
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X线成像的区别
CT机的发展历史
CT成像技术的发展历史
1.1895年伦琴发现X线； 2.1917年，奥地利数学家J.Radon证明了CT成像的数学原理，即
投影重建图像数学理论 ； 3.1963年，美国科学家Cormack从人体扫描试验中研究出了重建
CT扫描系统的扫描机架与扫描床
扫描机架内部结构
CT机的结构及成像原理
探测器
高压部分
滑环
CT机的结构及成像原理
（1）扫描系统（X线管、探测器和扫描架）:
X线球管是CT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，其类型可分为固定阳极和旋转阳极两种。
固定阳极X线球管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1、2代CT机中；
窗宽窗位的概念
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。
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。
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。
（1）扫描系统（X线管、探测器和扫描架）; （2）计算机系统（数据储存、运算等）; （3）图像显示和存储、照相系统。
CT机的结构及成像原理
（1）扫描系统（X线管、探测器和扫描架）:
扫描机架（gantry）内安装有X线系统、图像采集、X线过 滤器、系统准直器等，其中X线球管和数据采集系统（data acquisition system，DAS）最为重要。目前多数扫描机架的 孔径为70cm，倾斜角度通常为±12°～±30°。
CT机的结构及成像原理
CT成像的基本原理
CT成像的物理原理图
CT机的结构及成像原理
μ 1=4 μ 2=3 μ 3=2 μ 4=1
CT成像的数学原理图
CT机的结构及成像原理
CT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 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X线吸收系数(衰减系 数)，将其排列成数字矩阵（digital matrix），数 字矩阵经过数字/模拟转换器（D/A）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 （pixel），也按矩阵排列，即构成了CT图像。
图像的数学方法； 4.1971年9月，英国的Hounsfield研制成功了第一台CT，并应用
于临床诊断； 5.1979年Hounsfield和美国的Cormack获得了医学生理学奖； 6.1998年11月在北美放射学会年会上有4家公司分别展出了多排
螺旋CT机。
CT机的结构及成像原理
体素与像素
1mm 10mm
体素与像素
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”。
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：
体素=FOV×层厚/矩阵
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。
医用CT机的质量 控制与计量检定
主要内容：
1、与CT相关的概念 2、CT机的结构及成像原理 3、CT机的主要性能指标 4、CT机质量检测的设备 5、CT机各项指标的检定意义
CT的含义
CT是Computed Tomography的缩写。
“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。
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” 。 CT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
某物质CT值=1000×（µ-µ水）/ µ水,其单位名称为HU （Hounsfield Unit）。