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CT成像基本原理—X线的衰减和衰减系数在线视频

下一节:CT成像基本原理—CT数据采集基本原理和图像重建

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CT成像基本原理—X线的衰减和衰减系数课程教案、知识点、字幕

同学们 大家好

要想做一名优秀的CT技师

熟练而正确的完成

被检部位的CT扫描任务

熟悉和理解CT成像的

基本原理是非常重要的

下面我们就从以下几个方面来

详细的学习一下CT的成像原理

CT成像是计算机体层成像的简称

是一种根据人体对X线衰减系数

使用计算机处理并重建的

具有较高密度分辨率的

二维横断面图像成像技术

CT成像的基本过程如图所示为

X线经过人体产生的X线信息

形成采集数据

再经过重建图像

最终形成显示图像

最终形成显示图像

具体地说

CT设备的X线球管

产生的X线

产生的X线

经窗口处滤过器滤过

准直器准直后

人射到具有密度差异的被检体组织

部分X线光子被物质吸收

衰减后的X线

也就是带有被检体组织信息的X线

由探测器接收

并经模数转换器转换成二进制代码

即数字信号

然后传输到计算机进行处理 计算

并重建成横断面图像

最后经数模转换为模拟影像

显示在显示器上

接下来

我将带领大家从X线的衰减

和衰减系数

CT数据采集基本原理

CT图像重建原理等三个方面

来详细的认知CT成像的基本原理

本节课咱们主要来学习X线的衰减

和衰减系数

CT成像和X线摄影

成像的基础是一样

成像的基础是一样

都是以X线作为成像源

成像源经过被检部位

也就是信息源之后

由于被检部位的厚度

密度 原子序数的差别

对球管射出的X线产生了

不同程度的衰减

不同程度的衰减

穿透被检部位的X线的强度产生了差异

即携带了被检部位的信息

被相应的影像接收器接收后

经过一些列数据处理

就形成了相应的二维断面CT影像

和重叠的X线照片

之所以产生了不同的影像效果

是因为在信息采集

信息接收和处理过程中

二者存在很大的差别

但X线在物质中的衰减方面

二者是相同的

根据大家第一学期的

《放射物理与防护》课程

可知

X线束具有一定的能量

和一定的穿透力

当X线束遇到物体时

物体对X线会产生一定的吸收和散射

也就是物体对X线有一定的衰减作用

物体对X线的吸收能力

与物质的原子序数

密度 厚度以及X线的能量

密度 厚度以及X线的能量

等因素有关

下面我们从以下三个方面

来认知CT成像中X线的衰减

一 X线在匀质物体中的衰减特点

X线在匀质物体中的衰减规律

符合指数规律衰减

如图所示

X线沿水平方向穿过

一个厚度为l的均匀物质

假设入射的X线强度为I0

经物质吸收后射出去的X线强度为I

如均匀物质的线性衰减系数

简称衰减系数

为μ

u与物质的密度和原子序数相关

那么我们就可以得到公式

I=I0·e-μl

这是郎伯-比尔吸收定律在X线

通过物质时衰减的表达式

由以上公式可知

μ和l越大

出射的X线强度I越小

即物质对X线的吸收就越多

二 X线在非匀质物体中的衰减系数

人体组织器官均为非均匀的物质

人体组织器官由

多种不同成分或元素构成

且各种成分的密度 厚度也不尽相同

X线穿透这些人体组织器官时

组织器官对X线的衰减系数都不同

为了便于分析

沿着X线束通过物体的方向上

我们将物体分割成许多很小的

“体积单元”

也就是体素

相当于矩阵化后的结果

令每个体素的厚度相等

记为l

假设l足够小

每个体素内物质的密度

可以认为是均匀的

即体积单元为单质均匀密度体

用μ来表示该体素的衰减系数

当人射第一个体素

的X线强度为I0时

透过第一个体素的X线强度记为I1

则I1=I0·e-μ1·l

μ1是第一个体素的衰减系数

那么对于第二个体素来说

I1就是人射的X线强度

那么假设

第二个体素的衰减系数为μ2

X线经第二个体素

透射出的强度记为I2

则可得公式

I2=I1·e-μ2·l

I2=I1·e-μ2·l

将I1的公式带入I2的公式

我们就可以得到

I2=I0·e-(μ1+μ2)·l

依次类推

最后

第n个体素透射出的X线强度In

则为

I=In=I0·e-(μ1+μ2+······+μn)·l

最后经变换就可以得到

μ1+μ2+······+μn = (公式1)

那么这个式子它代表X线

穿透被减部位后的投影值

此公式1中可以看出

如果X线的入射强度I0

透射线强度I

和体素的厚度l均为已知

也就是人射X线初始强度I0

经人体吸收衰减后透射人体的强度I

可以用探测器检测

那么沿着X线通过路径上的衰减系数之和

也就是我们刚才提到的这个投影值

μ1+μ2+······+μn

这个投影值就可以计算出来

为了重建CT图像

必须先求解出每个体素的衰减系数

为求出每个层面中

每个体素的衰减系数

就需要建立像公式1这样

n个或者n个以上的

独立多元一次方程式

因此

CT成像装置要从不同方向上

对该扫描层面面进行投照

来获取足够多的数据

即公式1这样的投影值

建立求解衰减系数的足够方程

三 X线束的硬化效应

衰减系数μ

受到X线能量

物质原子序数和物质密度的影响

对于一定能量的X线

物质原子序数越大

则衰减系数u越大

反之则衰减系数u越小

对于一定能量的X线

相同原子序数的物质来说

物质的密度越大则衰减系数u越大

反之则u越小

因此

物质的原子序数

密度体现了物质的特征

同样

X线能量本身也影响u

X线能量愈高则u愈小

从《放射物理与防护》课程的

第四章内容大家可知

低能射线更容易与

物质发生作用而衰减

物质发生作用而衰减

射线能量越高与物质相互作用

的几率则越低

的几率则越低

即物质对X线的衰减越小

衰减系数μ越小

当X线在穿透物体的过程中

一部分X线光子被物质吸收

特别是能量较低的

软射线容易被物质吸收

X线光子总能量

也就是X线束中光子能量的总和

将会逐步减低

(X线束中光子能量总和)逐步降低

但X线光子的平均能量提高了

这种现象被称为X线束的硬化效应

X线束的硬化效应

使组织的有效

线衰减系数u

在X线束穿越组织过程中

逐渐减小

当X线穿过均匀物质时

在单位体积内的衰减系数也会不同

就会造成图像的不均匀性

因此

在CT图像重建过程中

必须对 X 线束硬化效应进行校正

才能减少由于X线束硬化效应

造成CT图像不均匀的影响

最后咱们做一下小结

本次课大家主要学习了

CT成像的基本流程

CT成像的基本流程

以及X线在匀质物体中的衰减特点

X线在非匀质物体中的衰减系数

和X线束的硬化效应

同学们

通过以上讲解

大家应该对X线在物质中衰减的规律

每个体素的衰减系数u

与整幅CT图像重建的关系

与整幅CT图像重建的关系

和X线束的硬化原因

和X线束的硬化原因

希望大家课后继续加强

对X线束衰减系数的理解

对X线束衰减系数的理解

本小节CT成像的基本原理之

X线的衰减和衰减系数就学习到这里

谢谢大家

CT诊查技术课程列表:

第一章 CT检查概述

-CT检查技术发展史、基本结构以及成像过程

--CT检查技术发展史、基本结构以及成像过程

-临床应用及注意事项

--临床应用及注意事项

-CT检查技术的岗位

--CT检查技术的岗位

-CT检查概述作业

第二章 CT设备运行基本条件与成像原理

-CT设备运行基本条件

--CT设备运行基本条件

-CT成像基本原理—X线的衰减和衰减系数

--CT成像基本原理—X线的衰减和衰减系数

-CT成像基本原理—CT数据采集基本原理和图像重建

--CT成像基本原理—CT数据采集基本原理和图像重建

-螺旋CT成像—单层螺旋CT

--螺旋CT成像-单层螺旋CT

-螺旋CT成像—多层螺旋CT

--多层螺旋CT的基本结构

--多层螺旋CT的数据采集

-特殊CT成像

--特殊CT成像

第三章 CT检查准备工作

-CT检查准备工作

--CT检查准备工作

-CT检查步骤与流程

--CT检查步骤

--CT检查流程

-CT检查准备工作与扫描方式作业

第四章 CT装置的基本操作

-CT开机及检查步骤

--CT开机及检查步骤

-CT扫描参数

--CT扫描参数

第五章 CT图像

-CT图像的特点、CT值

--CT图像的特点、CT值

-CT窗口技术和影像图像质量的变量因素

--CT窗口技术和影像图像质量的变量因素

第六章 CT检查的扫描方式

-CT平扫

--CT平扫

-CT增强扫描

--对比剂及常规增强扫描

--动态增强扫描及延迟增强扫描

-多部位联合增强CT成像

--多部位联合增强CT成像

-课后作业

第七章 血管检查

-CT血管检查

--CT血管检查

-心脏与血管CT检查技术

--心脏与血管CT检查技术

-CT血管检查

第八章 CT图像处理与辐射安全

-图像后处理技术

--图像后处理技术

-CT辐射剂量管理

--CT辐射剂量管理

--CT辐射安全防护

-CT辐射安全管理--习题

-CT图像处理与辐射安全习题二

第九章 CT检查技术的临床应用

-颅脑CT检查

--颅脑CT检查

-眼眶CT检查

--眼眶CT检查

-耳部CT检查

--耳部CT检查

-鼻和鼻窦CT检查

--鼻和鼻窦CT检查

-颌面部CT检查

--颌面部CT检查

-颈部CT检查

--颈部CT检查

-颈部CTA检查技术

--颈部CTA检查技术

-胸部平扫

--胸部平扫

-胸部增强扫描

--胸部增强扫描

-腹部平扫

--腹部平扫

-腹部增强扫描

--腹部增强扫描

-盆部CT检查

--盆部CT检查

-脊柱扫描

--脊柱扫描

-四肢骨关节扫描

--四肢骨关节扫描

-CT介入检查技术

--设备和器械及药物、适应证与禁忌证

--准备与方法、及并发症处理

-特殊CT检查的临床应用

--特殊CT检查的临床应用

-胸痛中心的临床应用

--胸痛中心的临床应用

-卒中中心的临床应用

--卒中中心的临床应用

-课后作业

-课后作业二

第十章 CT图像存储传输与质量控制

-医学影像图像储存与传输概述

--医学影像图像储存与传输概述

-PACS的分类

--PACS的分类

-PACS的组成

--PACS构架和硬件配置及作用

--存储介质和支持软件

-影像储存与传输系统的临床应用

--影像储存与传输系统的临床应用

--影像储存与传输系统在医院管理工作中的应用

-影像储存与传输系统的技术管理

--医院计算机信息系统安全管理制度

--医院信息系统安全措施及应急预案

-影像质量的有关概念

--影像质量的有关概念

-CT图像质量的评估指标及影响因素

--空间、密度及时间分辨力

--噪声对图像质量的影响及减少方法

-CT图像质量管理与控制措施

--诊断要求及受检者辐射剂量要求

--CT成像技术条件及图像质量控制的主要措施

-正确选择CT扫描技术参数

--影响图像质量的技术参数

--影像处理和影像观察相关条件的参数

-CT装置的日常保养与校准

--CT装置的日常保养与校准

第十一章 实训操作

-鼻窦CT操作流程

--鼻窦CT操作流程

-腹部CT操作流程

--腹部CT操作流程

-颈部CT操作流程

--颈部CT操作流程

-颅脑CT操作流程

--颅脑CT操作流程

-盆腔CT操作流程

--盆腔CT操作流程

-胸部CT操作流程

--胸部CT操作流程

-腰椎CT操作流程

--腰椎CT操作流程

-图像后处理技术

--图像后处理技术

CT成像基本原理—X线的衰减和衰减系数笔记与讨论

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