窗宽窗位及窗口技术 CT 扫描是测量垂直照射在人体各组织的 X 射线吸收值。人体各组织对 X 射线吸收的程 度不同,转化为黑白不同,最终在荧光屏上显示出图像。 实践证明,被 X 射线照射部分,分成细微的矩阵,每个单元叫像素。一个窄的扇形 X 射线多方向投影数据通过被扫描人体, 测量每个像素对 X 射线的吸收速率, 用严密的数学方 法获得分析。 普通 X 线照相是将三维分布的信息投影到二维胶片上,上面会有许多重叠组织, 使许多 组织难以分辨。 使用 CT 机断层,X 线束对准诊断部分,仅对断层部分从多方向照射 X 射线。因为 X 射 线区域与扫描断面宽度一致,减少前面照片散射线的影响。 CT 机用很灵敏的探测器与宽动态扫描代替 X 线胶片, 并取高准确信号和高信噪比 (S/N) . 图像由严格的数学运算给出结果,能鉴别低密度差异。例入:在肝脏中,正常组织与恶性肿 瘤之间的区别用普通 X 线照相难于区分,而用 CT 机扫描图像非常清楚。 CT 机存储图像以数字形式测量 CT 值,范围超过+— 1000,并设想好的反差成像,这个 功能叫窗功能(即窗口技术) 。因为人的眼睛只能分辨出 16— 20 个灰阶,而计算机能分辨出 几千个灰阶,如果把 2000 个 CT 值分成 16 个灰阶,每个灰阶包含 0—124 个 CT 值,这只能 把 124 个以上的 CT 值分辨出来,而 CT 值相差 124 以内的就分辨不出来。但是人体软组织 相差只有几个 CT 值。为了对这些软组织感兴趣的区域进行诊断,为此在图像上以任意位置 为中心选择适当的宽度开一个窗口,这样就把 16 个灰阶压缩在一个较合适的范围内。这样 做虽然失去了一些信息,但换区了对感兴趣区域分辨力的提高。例如,选窗位 40,宽度为 80,这时,图像仅显示 0—80 的 CT 值。CT 值大于 80 全白,CT 值小于 0 全黑,这时每个灰 阶仅包含 5 个 CT 值,组织的 CT 值只要相差大于 5 就显示不同的灰阶,这显然对诊断特别 有利,这就是窗口技术。为了突出病兆,可以任意选择窗宽窗位值,使病兆显示最清楚。所 谓窗位,就是窗的中心位置。 衰减系数和 CT 值 重建原理 CT 原理 3 4 相关参数 CT 值 某物质的 CT 值等于该物质的衰减系数与水的吸收系数之差再与水的衰减系数相比之 后乘以分度因素。 物质的 CT 值反映物质的密度, 即物质的 CT 值越高相当于物质密度越高。 即 CT 值=α×(μm-μw)/μw α 为分度因数,其取值为 1000 时,CT 值的单位为亨氏单位(Hu)。人体内不同的组 织具有不同的衰减系数,因而其 CT 值也各不相同。按照 CT 值的高低分别为骨组织,软组 织,脂肪,水,气体,水的 CT 值为 0Hu 左右。 空间分辨率,密度分辨率,时间分辨率 前者指影像中能够分辨的最小细节,中者指能显示的最小密度差别,后者指机体活动 的最短时间间距。 层厚与层距 前者指扫描层的厚度,后者指两层中心之间的距离。 部分容积效应 由于每层具有一定的厚度,在此厚度内可能包括密度不同的组织,因此,每一像素的 CT 值,实际所代表的是单位体积内各种组织的 CT 值的平均数,故不能反映该组织的真实 CT 值。 窗宽与窗位 由于正常或异常的组织具有不同的 CT 值,范围波动在-1000~+1000Hu 范围内,而 人类眼睛的分辨能力相对有限, 因此欲显示某一组织结构的细节时, 应选择适合观察该组织 或病变的窗宽以及窗位,以获得最佳的显示。 FOV 分扫描野(SFOV)和显示野(DFOV)两种,扫描野是 X 线扫描时的范围,显示野是数 据重建形成的图像范围,扫描野大于显示野。 KV、mAs 即管电流、管电流量,决定 X 线的硬度和光子数量的两种参数,增大 KV 值可以使 X 线的穿透力增加,增大 mAs 则增加辐射量,所以面对不同年龄,不同体型的病人时,需要 选择对应的检查选项。 矩阵 CT 矩阵用于重建图像,有 256x256,512x512 等几种,常用的是 512x512,矩阵。 噪声 一个均匀物体被扫描。在一个确定的 ROI(感兴趣区)范围内,每个像素的 CT 值[HU] 并不相同而是围绕一个平均值波动,CT 值的变化就是噪音。轴向(断层)图像的 CT 值呈 现一定的涨落。即是说 CT 值仅仅作为一个平均值来看,它可能有上下的偏差,此偏差即为 噪音。噪音是由辐射强度来决定的。也即是由达到探测器的 X-Ray 量子数来决定的。强度 越大, 噪音越低。 图像噪音依赖探测器表面之光子通量的大小。 它取决于 X 线管的管电压, 管电流,予过滤及准直器孔径等。重建算法也影响噪音。 SNR 即信噪比,信号与招噪声的比值,适当减少噪声能使图像变得更佳。 5 图像特点 腹部 CT 图像 CT 图像是由一定数目由黑到白不同灰度的像素按矩阵排列所构成。 这些像素反映的是 相应体素的 X 线吸收系数。不同 CT 装置所得图像的像素大小及数目不同。大小可以是 1.0×1.0mm, 0.5×0.5mm 不等; 数目可以是 256×256, 即 65536 个, 或 512×512, 即 262144 个不等。显然,像素越小,数目越多,构成图像越细致,即空间分辨力(spatial resolution) 高。CT 图像的空间分辨力不如 X 线图像高。 CT 图像是以不同的灰度来表示,反映器官和组织对 X 线的吸收程度。因此,与 X 线 图像所示的黑白影像一样,黑影表示低吸收区,即低密度区,如含气体多的肺部;白影表示 高吸收区,即高密度区,如骨骼。但是 CT 与 X 线图像相比,CT 的密度分辨力高,即有高 的密度分辨力(density resolution)。因此,人体软组织的密度差别虽小,吸收系数虽多接 近于水,也能形成对比而成像。这是 CT 的突出优点。所以,CT 可以更好地显示由软组织 构成的器官,如脑、脊髓、纵隔、肺、肝、胆、胰以及盆部器官等,并在良好的解剖图像背 景上显示出病变的影像。 X 线图像可反映正常与病变组织的密度,如高密度和低密度,但没有量的概念。CT 图 像不仅以不同灰度显示其密度的高低,还可用组织对 X 线的吸收系数说明其密度高低的程 度, 具有一个量的概念。 实际工作中, 不用吸收系数, 而换算成 CT 值, 用 CT 值说明密度。 单位为 Hu(Hounsfield unit)。 水的吸收系数为 10,CT 值定为 0Hu,人体中密度最高的骨皮质吸收系数最高,CT 值 定为+1000Hu,而空气密度最低,定为-1000Hu。人体中密度不同和各种组织的 CT 值则居 于-1000Hu 到+1000Hu 的 2000 个分度之间。 CT 图像是层面图像, 常用的是横断面。 为了显示整个器官, 需要多个连续的层面图像。 通过 CT 设备上图像的重建程序的使用,还可重建冠状面和矢状面的层面图像,可以多角度 查看器官和病变的关系。 6 扫描方式 CT 下肢检查 分平扫(plain CT scan)、造影增强扫描(contrast enhancement,CE)和造影扫描。 (一)平扫 是指不用造影增强或造影的普通扫描。一般都是先作平扫。 (二)增强扫描 用高压注射器经静脉注入水溶性有机碘剂,如 60%~76%泛影葡胺 60ml 后再行扫描的方法。血内碘浓度增高后,器官与病变内碘的浓度可产生差别,形成密 度差,可能使病变显影更为清楚。方法分主要有团注法和静滴法。 (三)造影扫描 是先作器官或结构的造影,然后再行扫描的方法。例如向脑池内注 入碘曲仑 8~10ml 或注入空气 4~6ml 进行脑池造影再行扫描,称之为脑池造影 CT 扫描, 可清楚显示脑池及其中的小肿瘤。 7 优势缺点 优势 CT 检查对中枢神经系统疾病的诊断价值较高,应用普遍。对颅内肿瘤、 几个部位的 CT 图像 脓肿与肉芽肿、寄生虫病、外伤性血肿与脑损伤、脑梗塞与脑出血以及椎管内肿瘤与 椎间盘脱出等病诊断效果好,诊断较为可靠。因此,脑的 X 线造影除脑血管造影仍用以诊 断颅内动脉瘤、血管发育异常和脑血管闭塞以及了解脑瘤的供血动脉以外,其他如气脑、脑 室造影等均已少用。螺旋 CT 扫描,可以获得比较精细和清晰的血管重建图像,即 CTA, 而且可以做到三维实时显示,有希望取代常规的脑血管造影。 CT 对头颈部疾病的诊断也很有价值。例如,对眶内占位病变、鼻窦早期癌、中耳小胆 指瘤、 听骨破坏与脱位、 内耳骨迷路的轻微破坏、 耳先天发育异常以及鼻咽癌的早期发现等。 但明显病变,X 线平片已可确诊者则无需 CT 检查。 对胸部疾病的诊断,CT 检查随着高分辨力 CT 的应用,日益显示出它的优越性。通常 采用造影增强扫描以明确纵隔和肺门有无肿块或淋巴结增大、 支气管有无狭窄或阻塞, 对原 发和转移性纵隔肿瘤、淋巴结结核、中心型肺癌等的诊断,有较大的帮助。肺内间质、实质 性病变也可以得到较好的显示。