CT 能谱成像.ppt
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1、CT能谱成像当阳光穿越三棱镜,会产生一条如彩虹般的色带。色谱的顺序为红、橙、黄、绿、蓝、靛蓝、紫。这是因为每一种光的波长都是不同的。X光与可见光的区别X光:波长短,光子能量高,肉眼不可见可见光:波长较长,光子能量低,肉眼可见波长方面:X射线在0.01-10nm之间,可见光在380-760nm之间。光子能量方面:X射线强于可见光。X射线是由于原子中的电子在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的粒子流,是波长介于紫外线和射线之间的电磁波。其波长很短约介于0.01100埃之间。由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现,故又称伦琴射线。产生X射线的最简单方法是用加速后的电子撞击金属靶。撞击过程中,
2、电子突然减速,其损失的动能(其中的1%)会以光子形式放出,形成X光光谱的连续部分,称之为韧制辐射。通过加大加速电压,电子携带的能量增大,则有可能将金属原子的内层电子撞出。于是内层形成空穴,外层电子跃迁回内层填补空穴,同时放出波长在0.1纳米左右的光子。由于外层电子跃迁放出的能量是量子化的,所以放出的光子的波长也集中在某些部分,形成了X光谱中的特征线,此称为特性辐射。辐射分类轫致辐射轫致辐射:当高速电子流撞击阳极靶受到制动时,电子在原子核的强电场作用下,速度的量值和方向都发生急剧的变化,一部分动能转化为光子的能量而辐射出去,这就是轫致辐射。x射线管在管电压较低的时,被靶阻挡的电子的能量不越过一定
3、限度,只发射连续光谱的辐射。特征辐射特征辐射:一种不连续的,它只有几条特殊的线状光谱,这种发射线状光谱的辐射叫做特征辐射,特征光谱和靶材料有关。波长分类名称名称管电压(管电压(kv)最短波长最短波长(nm)主要用途主要用途极软极软X射线射线5200.250.062软组织摄影、软组织摄影、表皮治疗表皮治疗软软X射线射线201000.0620.012透视和摄影透视和摄影硬硬X射线射线1002500.0120.005较深组织治疗较深组织治疗极硬极硬X射线射线250以上以上0.005以下以下深部组织治疗深部组织治疗X线的能量谱X线和微波、可见光、紫外线等一样,其本质都是电磁波。由X线管产生的X线并非单
4、一能谱,而是包括特征谱和连续谱两部分。钨靶的特征曲线钨靶的特征曲线钨靶的特征曲线钨靶的特征曲线:不同管电压、相同管不同管电压、相同管不同管电压、相同管不同管电压、相同管电流的电流的电流的电流的X X射线辐射能量分布图。射线辐射能量分布图。射线辐射能量分布图。射线辐射能量分布图。1、单一kV球管输出的并不是单一能量的光电子,而是一个较宽的能量频谱,由多个keV的信息混杂在一起。2、80kV球管输出的光电子最大能量为80keV,而其光电子数量峰值在60keV左右,平均能量为55.857keV;140kV球管输出的光电子最大能量为140keV,而其光电子数量峰值在60keV左右,平均能量为75.7k
5、eV。3、任意管电压的X射线能量频谱图的尖峰位置总是保持恒定,位于60以及70keV附近,这是由阳极靶面的材料所决定的,称之为阳极靶面特征曲线,图中所示即为钨靶的特征曲线。X线的衰减光电效应和康普顿散射共同决定了X线的衰减,即每种物质的X线衰减曲线是特定的,CT图像重建过程即是求解每个体素线性衰减系数的过程。普通CTCT成像的基本原理是X射线光子束通过人体时的衰减。http:/ (CT number)X线穿透人体时,不同的组织密度值代表不同的线性衰减系数,一般用它的相对值表示,称为CT值。CT值(物质-水)/水)KK为分度因数(设为1000),则CT值的单位为HU(Hounsfield Uni
6、t)CT值的定义是以水为标准,其它组织与之比较后得出。水的线性衰减系数为1,致密骨约为2,空气约为0(实际为0.0013),水的CT值为0HU,人们将1000+1000分为2001个等级来表示CT值的差别。硬化效应:由于X 线为一混合能量射线,当X 线束(如120 kV)穿过人体时,低能量X 光子首先被吸收掉,这种现象称为硬化效应。CT 值的“漂移”:即使X 线在均匀物质中穿行,先接触到射线的物质对X 线的吸收要多于后接触射线的物质,而CT 成像原理又决定了对X 线吸收能力强的物质,其CT 值要高于对X线吸收能力弱的物质,所以同为一种物质却表现为不同的CT 值,即CT 值的“漂移”。不同的CT
7、 设备因为使用不同的球管,其CT 值亦不再具备可比性。双球管双能量成像技术双球管双能量成像技术是在CT机架中内嵌两套球管和探测器,两个球管呈一定角度排列,成像时两球管同时产生X射线,一个球管产生高kVp的X射线,一个球管发射低kVp的X射线。两套系统分别独立采集数据信息,并在图像空间匹配,进行双能减影分析。通常使用最低电压(80kVp)和最高电压(140kVp)来达到最大能量分离以最大限度地区分不同的物质。双源CT(DSCT)由两套球管和相对应的两组探测器构成的两套数据采集系统组成利用两种不同能量的X射线成像由于不同物质对于不同能量的X射线有不同的、特异性的吸收系数。当物质的比例未知时,可以分
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