1CT图像质量与质量控制(PP-1)NEWPPT资料.ppt

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每个象素（体素）数据由“图像发生器”中的“窗电路”进行变换后被送到图象监视器进行显示或传送到照相机照相，将图象记录到胶片上,2.CT图象的质量：

CT图像必须正确地反映被扫描人体的解剖结构。

而反映的正确程度即为图像质量。

反映的能力即是整个系统对被扫描体的分辨能力。

换句话说，凡是被扫描的解剖结构中有的组织在图像中必须反映出来。

相反，凡是解剖结构中没有的组织必须不存在於图像之中。

但是任何系统反映被扫描体本来面目的程度是有一定限度的。

这种限度即表明整个系统的分辨能力有一定限度。

超过这个限度的一些细微结构就不能正确地反映出来，这个限度就是分辨率。

这种反映能力或说分辨能力加以量化，就是图像质量的指标。

归纳起来，图像质量主要有以下几项指标：

空间分辨率（高对比度分辨率）；

（Spatialresolution）密度分辨率（低对比度分辨率）；

（Contrastresolution）；

伪影（Artifacts）；

噪音（Noise）；

均匀性（Homogenity）；

3.CT图像“质量链”:

CT图像产生的过程中，形成了一个图像质量链。

链中的每个环节都关系到图像质量。

影响图像质量的因素有很多，既有硬件的也有软件的，既有主观的也有客观的，既有内部的也有外部的，既有先天的也有后来的，既有设计制造的也有安装调试的，既有与操作使用有关的也有与维修保养有关的等等。

本文无法进行全面的论述。

这里仅就几个重要的方面进行一些简要的说明。

对图像质量产生影响的机器部件：

X线球管（X-Raytube）；

高压发生器（HVGenerator）；

探测器列阵（DetectorArray）；

数据获取系统（DataAcquisitionSystem）；

数据处理系统（DataProcessing）；

图像重建-卷积和反投影；

（Reconstruction-Convolution&

Backprojection）；

图像显示监视器和窗电路；

（ImageDisplay-monitor&

windowcurcuit）,安装与调试对图像质量的影响：

X-tube的精确定位；

X-tube的KV、mA、曝光脉冲的宽度等的精度；

准直器的精度；

旋转速度的精度及稳定性；

探测器的精确定位；

检查床运动的精度；

扫描架倾斜角度的精度；

各部分低压电源的精度及稳定性；

扫描参数及模式对图像质产生影响：

球管高压（KV）；

剂量（mAS）；

矩阵尺寸；

断层厚度；

卷积函数；

投影数；

特殊重建算法；

扫描时间；

扫描野尺寸；

放大倍数；

环境条件的影响：

电网电压的精度及稳定性；

电网内阻及地线；

室内温度及湿度：

操作使用与维护保养对图像质量产生影响：

机器的定期维护与保养；

图像质量的定期检测与校正；

胶片与药液的稳定来源；

洗片机的定期清洗与保养；

药液的温度和显影时间；

药液的老化与更换；

相机的定期检测与调试（亮度、对比度与密度）；

4.CT值的定义：

被显示的CT图象中的每一个象素都对应一个亮度值，每一个亮度值又对应一个CT值。

而CT值对应的是人体的线性衰减系数。

很显然，人体组织的线性衰减系数不同也即是它的密度不同，则它们在监视器上表现出来的亮度不同。

CT值是一个相对衰减系数，它是相对于水的衰减系数。

即：

CT组织=（组织-水）水1000HU很明显，由这个定义可推出CT水=0。

5.物体对比度与图象对比度：

所谓对比度是指不同的组织的CT值差别。

对比度=CT=|CTl-CT2|=|1-2|/水1000HU。

物体对比度（CT）：

它描述的是实际物体中的CT值差。

它与物体尺寸和使用的算法及窗设定无关。

对比度差100HU被描述为高对比度。

对比度差10HU被描述为低对比度。

图像对比度（H）：

它是从被扫描的物体的CT图像中测量得到的CT值差。

当物体的尺寸足够大时，图象对比度与物体对比度是相同的。

物体尺寸变小，被扫描后的图象对比度也变小。

在这种情况下，重建算法将会发生影响。

定义：

K=图象对比度物体对比度称之为相对对比度，也称对比度比值。

K与物体尺寸和重建算法有关：

l对于大尺寸物体图像对比度和物体对比度值相等（K=1）；

l对于小尺寸物体图像对比度变小（K1）；

l图像对比度在采用平滑算法情况下将会下降；

l图像对比度在采用边缘增强算法情况下会有所提高（K1）,和物体尺寸及重建算法一样，窗设定也影响图像显示的对比度。

然而，窗设定对于测量的CT值HU没有影响。

二）扫描参数对CT图像质量的影响：

1.噪音和它的产生及影响：

轴向（断层）图像的CT值呈现一定的涨落。

即是说CT值仅仅是一个平均值，它可能有上下的偏差，此偏差即为噪音。

噪音会使图像质量下降。

如能使这些涨落变得更小，则图像将会有更低的噪音水平。

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。

A）剂量（Dose）与mAS值：

Dose和mAS可以表征辐射强度及量子数。

Dose可以理解为传送到该解剖结构的平均辐射能量。

Dose的单位是Gray（Gy或mGy）。

Dose与管电流与扫描时间的乘积相关，故剂量也用mAS表示。

增加mAS值引起辐射剂量成比例的增加。

由于量子数（N）与剂量（Dose）直接相关，因而Dose增加则噪音降低。

如用标准偏差表示噪音，则,B）影响噪音的因素：

a）管电流：

管电流与扫描时间的乘积直接关系到量子数，并因此而关系到病人接受到的剂量和象素噪音。

对于软组织，要求具有小的吸收差别的解剖结构能被很好地区分（例如：

在肝区中的软组织肿瘤）。

这就意味着，噪音必须保持在最低水平，否则细微的密度差别会被掩盖掉。

换句话说，在较低的噪音水平（在较大的剂量）条件下，具有细微的密度差别的结构，更容易被识别。

对于软组织周围有高的CT值差别的解剖物体，有更高的图像对比度。

在这种情况下，既使较大的噪音也不能将其掩盖掉。

对于肺部和内耳的扫描而言，由于软组织与周围的结构之间有较大CT值差别，因而能对最细微的零件有足够的显示。

但同时却又可以采用低的mAS值。

b）管电压：

球管产生的量子数非常强烈的依赖加在球管的电压。

我们假定在137KV条件下，穿透20cm水模的相对量子数为100%，那么在不同的管电压情况下，相对量子数会随着管电压的降低而降低。

见下表：

H.V.（KV）相对量子数（%）137100120408020,还有的资料提供了下组数据：

H.V.（KV）相对量子数（%）140100120588012即当穿透20CM水模的时候,随着电压的增高，噪音会减小。

因此，更高的KV扫描条件，通常会使低对比度分辨率提高。

更高的电压适用于对X-Ray有更强的吸收衰减的情况下，例如：

扫描肩或盆腔。

80KV的扫描电压只能提供大约20%的量子。

因此，这种条件仅仅是低剂量技术的特殊应用（例如：

XENONCT或儿科扫描）。

c）病人厚度：

影响象素噪音的最重要的因素是穿透病人的辐射衰减。

例如在盆腔区，射线束以大约300的系数衰减。

即是说从球管发射出来的X线辐射，仅仅0.3%到达探测器。

在穿透水时（它近似于人的软组织），X线辐射每经过3.6cm大约被衰减50%。

这就是说，从一个瘦长病人到一个肥胖的病人，由于病人厚度的增加，达到探测器的X线辐射总量按每增加4cm病人厚度减少50%的规律降低。

在肩和盆腔的检查中，粗大的骨结构对X线辐射的衰减则更为强烈。

因此，对更肥胖的病人的检查，在最高可能的KV值、最大可能的断层厚度（即诊断过程允许使用的断层厚度）情况下，采用高mAS值是必要的，以获得最佳的图像质量。

KV值、病人尺寸、层面厚度、mAS以及算法都影响到象素噪音。

然而，断层厚度和算法也会影响图像的空间分辨率。

在选择一个适合于检查过程的断层厚度时，应当考虑图像分辨率和噪音二方面，因为它们相互之间是有影响的。

若把10mm层厚下获得的相对量子数作数100，则随着层厚的减小相对量子数会有所下降。

层厚（mm）相对量子数（%）相对噪音水平101001.05501.43301.82202.21103.2,从上表中的数据可以看出：

如断层厚度减小50%，则相对量子数也将减少50%，而相对噪音将会增加1.4倍。

扫描层厚选择的原则：

厚层：

要求低的噪音并允许有低的空间分辨率；

薄层：

要求高的空间分辨率但允许有较大的噪音；

高对比度条件下的扫描：

对于任何已经给定的CT系统来说，最佳空间分辨率，只能是在高对比度条件下得到。

高对比度（也就是在感兴趣的解剖结构中有大的CT值差别）出现在骨结构（骨软组织交叉）或肺结构中（空气软组织交叉）。

若要求高对比度条件下，扫描的层面有较好的体分辨率，即是沿病人长轴方向（Z轴）的邻近的细微的骨结构有更高的分辨能力（例如椎盘和内耳），采用1mm的层厚，比采用5mm的层厚会好得多。

或说采用1mm的层厚，它的空间分辨率会高得多。

d）算法：

每种机型都会具有适合每个解剖部位的特殊模式的多种算法。

这些算法用于在图像重建过程中对投影数据进行修正。

这些修正将影响图像分辨率及噪音，而且这些影响是互相制约的。

一个边缘增强算法（高分辨或超高分辨）得到高的空间分辨率，但也使噪音水平升高。

一个平滑算法（适应软组织）产生一个低噪音水平的图像，但也使空间分辨率降低。

可用算法参照表如下：

超高分辨算法有最高的空间分辨率高分辨算法有高的空间分辨率标准算法空间分辨率与噪音之间取平衡软组织算法有高的软组织识别能力（密度分辨率高）软零件算法有均匀的图像外貌,这些算法适应不同的扫描需要。

算法的指定是和解剖范围有关的。

不同的解剖结构采用不同的算法。

具有高对比度（骨结构，肺）的物体的显示，通常是为了满足可以观察到很细微零件的要求。

为了使这些零件与四周围结构有清楚的分界，最好使用边界增强算法来完成（高或超高）。

因为这种算法强调了物体边界，因此使最小的结构也能清楚地区分。

高对比度条件下零件的分辨能力不会因噪音的增大而受到损害。

软组织算法：

对于软组织，能较好地区分与周围具有很小密度差组织的（低对比度）结构是最为重要的。

这需要有低的噪音水平，通常采用平滑算法来解决。

具有平滑特性的算法（“SOFT”、”SOFTDETAIL”）降低了细微颗粒的噪音成分和总的噪音水平。

虽然这限制了零件的尖锐度，但它改善了微弱对比度物体的分辨能力。

而且，这种算法也由于束硬化效应被消除而消除了可能会出现的图像伪影。

例如：

在颅脑中骨软组织边缘的图像伪影。

在一项检查既需要有高的空间分辨率（高对比度分辨率）也需要有好的密度分辨率（低对比度分辨率）的情况下，可以利用每个“RAWDATA”文件，采用不同的算法来进行计算（重建）。

但是在开始检查之前必须考虑选择适当的mAS值和断层厚度。

2.扫描时间对图像质量的影响：

A）运动伪影：

扫描期