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1、球馆电压KV

千伏电压决定X线光束的能量等级或穿透力。它影响病人剂量、图像噪声和对比度。因为组织的衰减取决于可变度数的kV设置,所以球管电压也会影响图像中的CT值(HU)。

可用的kV设置取决于扫描仪模式。这些设置范围目前可为70kV到kV。对于常规检查,一般使用kV。

球管电压对病人剂量的影响要大于mAs。kV值的升高会引起剂量增加,如下图所示

X轴:千伏电压(kV)

Y轴:相对剂量

KV和图像质量

kV较高时成像(相同mAs)通常能够减弱总体图像噪声。然而,会降低图像对比度和增加剂量。建议仅在特定应用中升高kV值,例如肥胖病人成像。只有在致密骨结构(如肩部)或本身组织对比明显的区域(如使用薄准直的高分辨率肺检查)中,才进一步建议升高kv值。

在较低kV条件下成像,可以降低辐射剂量,提高信噪比,尤其是使用碘对比增强进行成像时。因此,当碘充盈血管形成较高对比时,建议儿科CTA检查使用低kV设置(70kV、80kV或kV)*。

不同球管电压时,组织衰减中不同变量的原则可以应用于DualEnergy(DE)CT检查。高和低kV设置时,要同时在扫描中使用两个球管,这样可以提供关于不同组织特征的材料合成的信息。

*引自:SiegelJM,SchmidtB,BradleyD,SuessC,HildeboltC.RadiationdoseandimagequalityinpediatricCT:effectoftechnicialfactorsandphantomsizeandshape.Radiology.Nov;(2):-22.EpubSep9.

CAREKV

传统的剂量调制方法只能控制X线球管电流,而X线球管电压(kV设置)仍然保持不变。通过修改kV设置,可在一定程度上减少剂量。因此,可以依据诊断任务的不同来减少辐射剂量,以获得最佳信噪比。

CAREkV作为CAREDose4D的扩展,可减少病人受到的辐照。如果激活了CAREkV,系统将自动推荐适当的kV和有效mAs设置。这些设置可在保持图像质量的情况下优化应用的剂量。

2、管电流(mAs)

mAs定义为X线球管电流(mA)与曝光时间的乘积。mAs确定X线光束中的光子数量或能量。影响病人剂量和图像噪声。一般情况下,曝光时间等于旋转时间,因为形成CT图像机架通常需要旋转一周(°)。

对于CT序列而言,mAs表示应用的剂量。在螺旋扫描中,应用的剂量也会受到螺距因子的影响。对于相同的mAs而言,当螺距因子大于一时,应用的剂量会降低,当螺距因子小于一时,应用的剂量会增加。因此,螺旋扫描中的剂量必须由螺距因子校正。

为简化此任务,CT扫描仪中引入有效mAs(Eff.mAs)的概念。有效mAs将考虑螺距对图像质量和剂量的影响。

有效mAs=mAs/螺距因子

下图所示为有效mAs对图像噪声的影响:数值越高,图像噪声越低。

X轴:有效mAs

Y轴:图像噪声

mAs和图像质量

在软组织常规检查,如大脑和腹部的常规检查中,区分密度中的细微差异的能力非常重要。因此,需要较高的mAs以降低图像噪声,并增强低对比度分辨率。在对自身组织对比度较高的解剖结构进行成像(如骨或肺部的常规检查)以及进行筛查(例如CT结肠成像)和儿科成像时,完全可以使用较低的mAs设置,以降低病人剂量。

质量参考mAs

使用CAREDose4D(自动剂量调制)时,可以根据用户的偏好,利用质量参mAs将图像质量标准化。质量参考mAs可以决定一位参考病人的整体剂量和图像质量标准。参考病人定义为典型的成年人,体重70到80kg(成人方案);或典型的儿童,大约5岁,20kg(儿童方案)。根据该值,CAREDose4D根据病人各自的身材或身体部位调整球管电流(或平均(有效)mAs值)。

3、旋转时间

旋转转时间是指球管探测器系统完成一次完整的°旋转所需的时间(单位为秒),决定了采集的速度和时间分辨率。

旋转时间可以根据CT检查的临床要求进行调整。常规胸部、血管和儿科检查所需的旋转时间较短,可以缩短扫描持续时间,减弱运动伪影。在血管和心脏CT检查中,需要缩短旋转时间以获得最佳的对比增强效果,并固定心脏运动。在大脑或腰椎常规检查中使用的旋转时间较长,因为在这些检查中病人运动可以忽略,同时需要增加剂量和投照采样来改善图像细节。

4、螺距

螺距或螺距因子,是螺旋扫描参数,决定病人检查床速度和采集的速度。螺距值越高,检查床移动越快,扫描间期越短。一般情况下,数值范围为0.35到1.5,可以选择0.05的增量,而双源CT可以使用大螺距(螺距3.4)扫描,实现扫描速度的飞跃。

MSCT螺距定义:P=S(mm)/D(mm)/N

S:机架旋转1圈的进床距离

D:x线束宽度

N:探测器排数

例如,每旋转一次检查床移动的距离等于z轴范围,螺距等于1。螺距为0.5时,每旋转一次检查床移动z轴范围的一半。如果每旋转一次检查床移动的距离小于z轴范围,则螺距小于1。如果使用的螺距等于或小于1,采集的数据将出现重叠,同时球管电流降低以维持相同水平的图像噪声,扫描持续时间延长。

(1)螺距0.5(2)螺距1.0(3)螺距1.5

5、准直

准直决定了层厚,可以用于特殊的CT扫描程序。选择准直时,CT技术人员通过调窄或调宽X线光束来决定球管准直宽度(部分CT机不可调)。准直影响采集数据的质量,决定了可用于图像重建的最小层厚,当重建的层厚较窄时可以使轴位图像分辨率提高,同时也增加了噪声。例如用32X0.6mm与32X1.2mm比较,32X0.6mm采集数据可重建最薄0.6mm图像,此时的图像分辨率高,同时噪声也高,一般用于微细结构显示;而使用32X1.2mm采集数据重建理论上能重建最薄1.2mm的图像,不能重建比1.2mm还薄的图像,但是两者扫描相同长度的范围,使用32X1.2mm要比32X0.6mm速度快一倍。MSCT扫描仪中的断层准直与探测器元件的大小和探测器的配置有关。

6、层厚

层厚是指重建图像的厚度。层厚不能与准直混淆,准直会影响层厚,层厚不会影响准直。这些术语最早在单层CT成像中是同义词,因为在当时扫描中,只有层厚与扫描准直相等的图像才能重建。使用单层螺旋数据内插,断层图随着增加螺距而变宽。现在CT中的标称层厚是指扫描范围中心位置的断层灵敏度分布图的半峰全宽(FWHM),如下图所示:

X轴:Z方向上的距离(mm)

Y轴:断层间的有关信号测量

MSCT成像,可能的层厚取决于所选的准直和扫描模式。通过合并多个探测器采集的数据来重建轴图像,可在采集后选择多个层厚。各种准直模式中可用的层厚不同。此外,由于某些CT设备专有的算法(例如西门子的SureView技术),使重建层厚不受MSCT扫描仪的螺距影响,能够获得一致的图像质量,简化扫描参数选择,从而根据病人的状态和临床需要方便地定制方案。

层厚和图像噪声

层厚影响噪声和图像定义,如下表所示:

薄层

厚层

较高的空间分辨率=更多细节

较高的低对比剂分辨率=较好的组织区分

增加噪声

较低的噪声等级

图像越多,所需的存储空间越大

图像越少,存储和存档越简单

可用3D后处理用

可用于常规诊断用

(1)0.75mm层厚、噪声大、但图像显示的细节多

(2)5mm层厚、软组织对比良好的平滑图像

层厚和图像分辨率

高分辨率图像,如内耳结构或肺实质,应该使用薄层和合适的宽度窗口设置来重建。下图所示为典型例子:

(1)0.6mm断层、良好的图像细节

(2)3.0mm断层、不清晰的图像细节

层厚和VRT图像质量

建议3DVRT重建使用薄的、带有软卷积核的重叠断层。下例显示层厚和卷积核对VRT图像质量的影响:

(1)较薄断层0.75mm

(2)较厚断层5.0mm

(1)平滑卷积核B30f、0.75mm断层

(2)锐利卷积核B70f、0.75mm断层

7、重建增量

增量是指Z方向上重建图像之间的距离(单位为mm)。在螺旋或三维序列扫描中,该值可从0.1mm开始向上随意调节。如果增量小于层厚,那么创建的图像会有重叠,能够更详细地显示解剖结构细节,并进行高质量的二维和三维后处理,反之,如果增量大于层厚,那么创建的图像之间会有间隙,造成信息的丢失。在常规二维显示中,通常重建连续增量的图像系列,即层厚与增量相等,以降低存档和归档的图像总数。需要注意的是,如果使用无重叠的厚层,小病变(取决于病变大小和相对于与重建断层的位置)可能受到部分容积的影响,不能在图像上清晰地进行配准。

增量与部分容积效应

下图显示具有部分容积效应的增量。

两个连续的5mm重建断层,无重叠:肺小结节在每幅图像上部分显示

三个连续的5mm断层,重叠50%:结节在连续断层的中间层面中可以清晰的显示:

8、卷积核

卷积核是影响图像清晰度和噪声的重建参数。卷积核应用特殊的数学算法,在图像重建过程中用数字方法滤过原始数据。不同厂家不同CT机型的卷积核算法及表示不经相同。例如,西门子的体部卷积核和头部卷积核的注释分别为:“B30f”或“H70s”图像的锐利度由其数值决定,数值越高,图像越清晰,但图像噪声也越强,数值后的字母表示扫描模式:“s”代表标准模式,“f”代表快速模式,“h”代表高分辨率模式等。

通常,中等平滑的卷积核和软组织窗值设置一起使用,以最小噪声显示软组织结构。相应的骨或肺需要用锐化卷积核设置用于改善骨和肺组织结构的空间分辨率。

9、CT窗值

CT窗值是CT数值的范围,在CT图像中显示为不同灰度的阴影。所有数值高于此范围的像素显示为白色,而低于此范围的CT数值显示为黑色。由于人眼只能分辨大约二十种灰色调,所以无法呈现出所有灰阶的HU值(-HU到+HU)。CT窗值概念的引入可将图像显示限制在感兴趣的组织,以更好的区分密度相同的组织。如下图所示,以灰阶显示的CT数值范围可以通过窗宽窗位来定义:

窗位(C):范围中间的HU值

窗宽(W):包括的HU值范围

例如,窗宽为HU,窗位为50HU,表示灰阶中心高于50HU,-HU到HU的范围会以各种灰色阴影显示。

CT窗值的调整在图像显示中的作用非常重要。虽然定窗值会受主观因素影响,但仍有普遍规律可循:

窗位:应位于所检查组织的平均CT数值值附近,例如,软组织为30HU到50HU,肺为-HU到-HU,骨为HU到HU;当需要更改图像亮度时,通常随之调整;

窗宽:应该覆盖所有要检查的密度,以及可识别的组织;需要修改图像对比度时,即可调节。

(1)软组织窗(W=,C=40)显示纵隔的结构,但是看不到肺实质

(2)肺窗(W=0,C=-)显示肺实质的细节,但是纵隔显示不好

现代CT的专业术语还有很多,这里挑选了几个常见、常用的进行举例说明,希望能给使用CT的以及对CT知识感兴趣的人士带来帮助。

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