CT設(shè)備上饒演示文稿

一束單能窄束的X線通過物質(zhì)時(shí)，其強(qiáng)度隨深入物體的厚度x而按指數(shù)規(guī)律衰減。I=I0×e-μd穿過人體后形成不同的吸收值。若每個(gè)體素厚度相同取X,則穿過物質(zhì)后X線強(qiáng)度為（μ1+μ2+…+μn）=1/xlnI0/In要求得每個(gè)吸收系數(shù)，必須建立n個(gè)方程。只要X線從不同方向穿過人體時(shí)，則獲得不同方向的數(shù)據(jù)投影。解n個(gè)方程，獲得n個(gè)吸收系數(shù)值。

圖像重建1.直接反投影法2.迭代法3.解析法（傅氏變換法）重建圖像。當(dāng)前1頁，總共53頁。CT值吸收系數(shù)μ是一個(gè)具有一定含義的物理量，用來表示物體的影像量不方便，英國(guó)工程師hounsfield引入CT值作為表達(dá)人體組織密度的單位。CT值（HU）=μ組織-μ水/μ水×k水0，骨1000，空氣-1000，軟組織30～50HU當(dāng)前2頁，總共53頁。二、發(fā)展簡(jiǎn)史1963美國(guó)柯瑪克(Cormack)解決CT圖像重建的數(shù)學(xué)問題，1968英國(guó)EMIHounsfield解決計(jì)算機(jī)重建問題，1967~1970年由EMI公司實(shí)驗(yàn)室的Hounsfield博士提出。1971年第一臺(tái)CT機(jī)研制成功。在Ambrose醫(yī)生指導(dǎo)下實(shí)驗(yàn)。處理一幅圖像需要20分鐘。1972年4月Hounsfield、Ambrose在英國(guó)放射學(xué)年會(huì)上宣讀了CT成功的應(yīng)用的論文，宣告CT的正式誕生。1979年Hounsfield獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)。當(dāng)前3頁，總共53頁。1974年美國(guó)喬治城大學(xué)（GeorgeTownUniversity）醫(yī)學(xué)中心工程師Ledley設(shè)計(jì)了全身CT。

此后，CT的設(shè)備與技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速，90年代以前，解決部位（由頭顱發(fā)展到全身），95年以前，以解決掃描速度為主，旋轉(zhuǎn)速度發(fā)展為亞秒級(jí)（0.5S以下），動(dòng)態(tài)CT成為發(fā)展方向。21世紀(jì)解決多層掃描。2005年前動(dòng)態(tài)掃描、雙源CT使心臟掃描成為可能。目前，融合技術(shù)使CT、MRI與PET的融合，使CT向功能方向發(fā)展。當(dāng)前4頁，總共53頁。我省CT情況簡(jiǎn)介:南昌大學(xué)二附醫(yī)院第一臺(tái)CT（GE8800）；90年代后縣級(jí)醫(yī)院的二手CT成為熱門；目前，省級(jí)醫(yī)院以64、128排CT為主流，縣級(jí)醫(yī)院以雙排、8排、16排CT為首選。江西省醫(yī)院有雙源CT和PET-CT。九江171醫(yī)院已在運(yùn)行PET-CT。鄉(xiāng)級(jí)醫(yī)院及私人醫(yī)院也在使用CT檢查。當(dāng)前5頁，總共53頁。第一代CT平移+旋轉(zhuǎn)（單束）只能用于靜止的器官，而且要求器官體積小，能夠進(jìn)入掃描架的孔徑內(nèi)，往往只能掃描頭部，所以通常稱之為頭部專用機(jī)。由1個(gè)X線管和2～3個(gè)晶體探測(cè)器組成，用筆形X線在某一角度平移穿過被檢查者，獲取240個(gè)平移數(shù)據(jù)；然后球管和探測(cè)器共同輕度旋轉(zhuǎn)1度，再次測(cè)量數(shù)據(jù)，獲得另一角度的平移投影數(shù)據(jù)，如此反復(fù)1800，獲得一幅圖像重建所需的數(shù)據(jù)（183×240）。但其射線利用率低，掃描速度慢，采集數(shù)據(jù)少，重建的數(shù)據(jù)質(zhì)量差，早已被淘汰。當(dāng)前6頁，總共53頁。第二代CT:（平移+旋轉(zhuǎn)）由一個(gè)X線管和3～30個(gè)晶體探測(cè)器組成。X線束采用扇形束（50～200）這一代CT掃描儀不僅可以進(jìn)行頭顱掃描檢查而且已經(jīng)具備了全身CT掃描儀的能力。掃描時(shí)間較第一代大大縮短。1974年體部CT應(yīng)用與臨床。第三代CT:采用旋轉(zhuǎn)+旋轉(zhuǎn)式，該CT采用了較寬的扇形線束，可覆蓋被掃描的截面，探測(cè)器也增加到300～800個(gè)。解決了前兩代的直線平移運(yùn)動(dòng)的弱點(diǎn)，掃描時(shí)間也縮短到2～9.5秒。（采用了旋轉(zhuǎn)陽極X線管）。目前CT掃描形式基本上為第三代。當(dāng)前7頁，總共53頁。

第四代CT:為固定+旋轉(zhuǎn)式，探測(cè)器環(huán)繞機(jī)架360度固定排列，掃描時(shí)只有X線管做圍線人體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。第五代CT:靜止+靜止有兩種產(chǎn)品，一種動(dòng)態(tài)空間重建機(jī)（DSR），另一種是電子速CT掃描儀。電子速CT(EBCT推出,EBCT采用電子素掃描環(huán)形陽極靶代替旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的X線管，掃面速度很快，其掃一個(gè)層面的時(shí)間只需50mS，主要用于快速掃描的心臟檢查,小兒及急診斷患者等。DSR為影像增強(qiáng)電視CT，采用28組影增?？焖僦亟▓D像。當(dāng)前8頁，總共53頁。（五）螺旋CT1985年滑環(huán)技術(shù)問世，1989年螺旋CT推向市場(chǎng)，在此后十余年，螺旋CT一統(tǒng)天下！

1.部位的拓展2.掃描速度（單螺旋掃描）亞秒機(jī)的形成3.多層面CT單層、雙層、16層、64層、256層、320層。平板CT4.雙源CT5.融合CT技術(shù)的應(yīng)用PET-CT、PET-MRI。當(dāng)前9頁，總共53頁。三、基本組成整體結(jié)構(gòu)：掃描架、掃描床、電器柜、控制臺(tái)。主機(jī)：X線發(fā)生裝置、探測(cè)器、計(jì)算機(jī)、旋轉(zhuǎn)部件、病人輸送定位、冷卻系統(tǒng)。輔助設(shè)備：激光像機(jī)、工作站、高壓注射器、介入定位系統(tǒng)。總體組成概括為：1.數(shù)據(jù)采集階段X線管探測(cè)器直準(zhǔn)器濾過器對(duì)數(shù)放大器模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)接口電路2.圖像重建階段計(jì)算機(jī)磁盤機(jī)D/A轉(zhuǎn)換器3.圖像顯示階段圖像顯示器多幅照相機(jī)接口電路當(dāng)前10頁，總共53頁。當(dāng)前11頁，總共53頁。當(dāng)前12頁，總共53頁。當(dāng)前13頁，總共53頁。第二節(jié)掃描系統(tǒng)一、X線發(fā)生裝置（一）X線管（固定陽極和旋轉(zhuǎn)陽極）提高X線管負(fù)載，必須提高散熱。其方式有1.油循環(huán)冷卻常規(guī)CT,1～1.5MHhuCT球管2.陽極直冷式3.陽極接地式4.飛焦點(diǎn)技術(shù)通過球管外的偏轉(zhuǎn)線圈，使燈絲發(fā)射的電子改變方向，在單位時(shí)間內(nèi)形成多個(gè)焦點(diǎn)，產(chǎn)生多組數(shù)據(jù)，減少球管的負(fù)荷量。當(dāng)前14頁，總共53頁。5.主要性能指標(biāo)熱容量和散熱率(1)熱容量和散熱率單片排3.5mHU雙排2mHU16排7.5mHU64排以上8mHU散熱率1～1.5mHU/S（2）使用壽命掃描次數(shù)20萬次常規(guī)掃描秒數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度有關(guān)，在算次數(shù)。螺旋10~12萬曝光秒使用壽命與那些因素有關(guān)？熱容量、散熱率、制造技術(shù)、使用與保養(yǎng)。當(dāng)前15頁，總共53頁。當(dāng)前16頁，總共53頁。（二）高壓發(fā)生器1.組成與X線機(jī)相同2.工作方式連續(xù)和脈沖方式3.保護(hù)措施X線管的高壓電源調(diào)節(jié)范圍廣輸出穩(wěn)定(次級(jí)濾波閉環(huán)控制)設(shè)置安全保護(hù)電路(過壓和過流保護(hù)、過功率保護(hù)、斷電保護(hù)、高壓回路通斷保護(hù)）當(dāng)前17頁，總共53頁。二、準(zhǔn)直器與濾過器（一）.準(zhǔn)直器鉛材料作用：前直準(zhǔn)器控制掃描厚度；后直準(zhǔn)器減少散射線干擾。探測(cè)器的孔徑要大于準(zhǔn)直器的寬度。前后準(zhǔn)直器必須精確對(duì)準(zhǔn)。（二）濾過器又稱補(bǔ)償器作用：1.吸收低能X線2.提高X線硬度的均勻性3.減少信號(hào)強(qiáng)度差。形狀：契形當(dāng)前18頁，總共53頁。第一，二代CT裝置使用較大焦點(diǎn)管球，半影大，X線管前方需用準(zhǔn)直儀，而準(zhǔn)直儀使通過被查體的X線光子有45％不能進(jìn)入探測(cè)器。第三代CT裝置用小焦點(diǎn)管球，半影小。沒有必要使用準(zhǔn)直儀，全部光子可進(jìn)入探測(cè)器中，X線光子的利用率比第一，二代大2—3倍。第四代CT，由于CT加快了掃描速度，要求球管的X光出線量大，X光球管比第三代的焦點(diǎn)大了很多，半影加大，準(zhǔn)直器又重新安裝到了CT上,并且準(zhǔn)直器的出口光欄變成了可調(diào)式，可根據(jù)不同的掃描層厚改變光欄出口，以減少半影干擾，使圖像更加清晰。當(dāng)前19頁，總共53頁。三、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DataAcquisionSystemDAS）是掃描系統(tǒng)的重要組成部分，由探測(cè)器和數(shù)據(jù)處理裝置組成。作用：將透射的X線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送往計(jì)算機(jī)重建圖像。（一）探測(cè)器（將透過人體的X線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)）1.特性轉(zhuǎn)換效率（DQE）、穩(wěn)定性、響應(yīng)時(shí)間、準(zhǔn)確性、一直性（不同位置接受不同，但效果相同）。還有余輝、幾何特性（容易加工與排列）、動(dòng)態(tài)范圍大（105～106）。當(dāng)前20頁，總共53頁。探測(cè)器介紹：第一、二代CT裝置的探測(cè)器用碘化鈉晶體與光電倍增管組成。碘化鈉晶體探測(cè)器對(duì)X線的敏感度比膠片大100倍。后來，改用氟化晶體和鍺酸秘晶體。這些晶體在X線照射時(shí)，產(chǎn)生與X線量成比例的可見光線，經(jīng)光電倍增管放大，并由光能轉(zhuǎn)為電流作為掃描信息而輸入計(jì)算機(jī)。晶體中常放入微量的增光或減少余輝的激活物質(zhì)。第三代CT裝置的探測(cè)器主要用氙氣電離室，第四代剛由閃爍晶體和光電倍增管組成(半導(dǎo)體探測(cè)器)和多晶硒平板探測(cè)器以及陶瓷探測(cè)器，并出現(xiàn)了多并列平板探測(cè)器。當(dāng)前21頁，總共53頁。2.種類（1）氣體探測(cè)器由惰性氣體和氣體電離室構(gòu)成。目前主要是氙氣電離室電離室中封入具有20個(gè)大氣壓的原子序數(shù)高的高壓氙氣，可提高捕捉X線光子的效果。也有用氪(Kr)氣。制成多絲正比式，電極采用薄鎢片，加直流電壓。電離電流會(huì)產(chǎn)生高溫，隔板和信號(hào)電極也采用鎢片。優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性、響應(yīng)時(shí)間、準(zhǔn)確性、一直性好，無余輝、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：恒溫保證穩(wěn)定性、檢測(cè)效率低。當(dāng)前22頁，總共53頁。（2）固體探測(cè)器1）閃爍器與光電倍增管式碘化鈉、氟化鈣和鍺酸鉍都可用于閃爍器，屬于無機(jī)結(jié)晶。碘化納對(duì)X線光子的檢出率為100％。閃爍晶體產(chǎn)生熒光，照射到光電倍增管產(chǎn)生電流。優(yōu)點(diǎn)：體積小，可提高空間分辨力；幾何效率高；X線劑量低。缺點(diǎn)：余輝大；一致性差；易受溫度影響。當(dāng)前23頁，總共53頁。2）稀土陶瓷晶體探測(cè)器

采用多晶硒陶瓷晶體探測(cè)器，因直接進(jìn)行X線的光電效應(yīng)原理工作，不存在余輝的問題，體積小重量輕靈敏度高，并可做成多排，X線球管一次曝光可同時(shí)采集多層信息，大大的減少了患者的受線量，從CT的整體掃描速度上有了成倍的提高，這項(xiàng)技術(shù)將成為今后CT發(fā)展的主流，由于這項(xiàng)技術(shù)還沒有完全普及，制造技術(shù)還沒有完全過關(guān)，并且探測(cè)器通道的增多也必須電路通道，與探測(cè)器相連的高速A/D轉(zhuǎn)換器，浮點(diǎn)放大器目前技術(shù)含量也相當(dāng)高，目前世界上也只有美國(guó)的DILOG公司一家生產(chǎn)，價(jià)格昂貴，所以目前多排探測(cè)器的CT價(jià)格很高，要到完全普及，還需要一定的時(shí)間。當(dāng)前24頁，總共53頁。優(yōu)點(diǎn)：X線利用率高；光電轉(zhuǎn)換效率高；余輝??；穩(wěn)定性好，容易進(jìn)行分割。缺點(diǎn)：易受溫度影響對(duì)探測(cè)器的性能應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估：（1）溫度特性固體受影響?。?）噪聲氣體噪聲大（3）飽和現(xiàn)象氣體大（4）散射準(zhǔn)直氣體大（5）劑量利用率氣體多當(dāng)前25頁，總共53頁。（二）數(shù)據(jù)測(cè)量裝置

由前置、對(duì)數(shù)放大、積分器、多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器和接口電路組成。四、掃描架和掃描床（一）掃描架1.旋轉(zhuǎn)部分X線管、冷卻系統(tǒng)、準(zhǔn)直器、濾過器、探測(cè)器、高壓發(fā)生器和滑環(huán)等。2.固定部分底座、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、機(jī)架的控制系統(tǒng)等。（3）技術(shù)參數(shù)掃描孔徑65～70cm，傾斜角度±20～±30當(dāng)前26頁，總共53頁。（二）掃描床由床面和底座組成，采用馬架式。升降采用光電編碼計(jì)數(shù)，計(jì)算機(jī)控制。技術(shù)參數(shù)：床定位精度小于0.1mm;承重300kg長(zhǎng)度2060mm；高度0～550mm；水平運(yùn)行0～1600mm；1m的誤差<5mm。目前床面采用左右移動(dòng)，適應(yīng)多體位掃描。當(dāng)前27頁，總共53頁。第三節(jié)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、圖像顯示和存儲(chǔ)系統(tǒng)一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用計(jì)算機(jī)和陣列處理機(jī)（一）主要功能1.系統(tǒng)控制2.圖像重建3.圖像處理4.故障診斷（二）基本結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)特點(diǎn)內(nèi)存大、運(yùn)算能力強(qiáng)、精度高、速度快、具有一定的通用性。當(dāng)前28頁，總共53頁。（三）圖像重建單元（四）計(jì)算機(jī)控制（五）軟件1.基本軟件掃描控制、圖像處理、顯示和記錄及故障診斷。2.專用功能軟件動(dòng)態(tài)掃描、快速連續(xù)掃描、放大掃描、定位掃描、高分辨率掃描、平滑過濾、三維圖像重建、定量骨密度測(cè)定等。當(dāng)前29頁，總共53頁。三、圖像顯示和存儲(chǔ)系統(tǒng)

由接口電路、圖像顯示器、多幅照相機(jī)（激光相機(jī)）、硬盤、光盤組成。（一）圖像顯示顯示器（模擬、數(shù)字）、液晶顯示器（二）圖像存儲(chǔ)1。軟存儲(chǔ)硬盤、光盤2。硬存儲(chǔ)膠片CRT型多幅相機(jī)(示波管顯示)激光型多幅相機(jī)(紅外670~830nm和氦氖633nm激光)

目前主張使用干式相機(jī)當(dāng)前30頁，總共53頁。第四節(jié)螺旋CT一、螺旋掃描概論1.滑環(huán)技術(shù)的應(yīng)用利用導(dǎo)電部件的滑動(dòng)或滾動(dòng)接觸、靜電耦合或電磁耦合，在座架轉(zhuǎn)動(dòng)部件與靜止部件之間傳遞電信號(hào)和電能的裝置。2.螺旋掃描的要求大容量X線管、探測(cè)器性能穩(wěn)定（MSCT采用固體探測(cè)器）、計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快、機(jī)架與床同時(shí)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)、專用功能軟件（螺旋插值算法）當(dāng)前31頁，總共53頁。當(dāng)前32頁，總共53頁。當(dāng)前33頁，總共53頁。二、螺旋掃描裝置（一）滑環(huán)技術(shù)1.高壓滑環(huán)高壓發(fā)生器的高壓通過碳刷和供電環(huán)送至X線管。2.低壓滑環(huán)高壓發(fā)生器和逆變電路置于旋轉(zhuǎn)架上，與X線管一起旋轉(zhuǎn)，通過碳刷和供電環(huán)供電，但數(shù)據(jù)信號(hào)通過發(fā)射器進(jìn)行接收。

優(yōu)缺點(diǎn)：低壓滑環(huán)采用組合機(jī)頭的形式。體積大、重量重、對(duì)絕緣要求不高、安全、穩(wěn)定。目前廣泛使用。高壓滑環(huán)即把高壓電纜饋入機(jī)架內(nèi)。其優(yōu)點(diǎn)：體積小、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定；絕緣要求高、高壓噪聲大。當(dāng)前34頁，總共53頁。當(dāng)前35頁，總共53頁。當(dāng)前36頁，總共53頁。（二）探測(cè)器陣列分單層和多層之分。多層主要在Z軸上分布。單層層厚由準(zhǔn)直器而定，多層由探測(cè)器的寬度和組合來定。如16排CT，探測(cè)器Z軸上的寬度為1.25mm，4個(gè)數(shù)據(jù)通道。如選2.5mm層厚，選中間8排探測(cè)器，2排為1組，即一個(gè)層面。如選5mm層厚，選中間8排探測(cè)器，4排為1組，即一個(gè)層面。如層厚更小，則選用多組探測(cè)器獲得一個(gè)X線束的射線，如獲得0.625mm，則用2排探測(cè)器接收一個(gè)X線束即可。當(dāng)前37頁，總共53頁。（三）螺旋掃描參數(shù)1.周數(shù):一次數(shù)據(jù)采集中X線管旋轉(zhuǎn)的周次2.螺距:X線管旋轉(zhuǎn)一周時(shí)掃描床移動(dòng)的距離3.螺旋因子:螺距與掃描層厚之比多層CT的螺旋因子=螺距/層厚螺距=每周成像數(shù)/成像間隔4.總成像數(shù):一次采集后所有的重建圖像數(shù)5.重建間隔:相鄰兩層面的距離6.成像范圍:一次采集中成像的第一層面中點(diǎn)與成像的最后一層面中點(diǎn)之間的距離當(dāng)前38頁，總共53頁。三、多層CT（一）螺旋因子螺旋因子=螺距/(成像層數(shù)×準(zhǔn)直寬度)（二）層面選擇（三）重建算法1.優(yōu)化采樣掃描調(diào)節(jié)螺旋因子縮短采樣間隔。2.濾過內(nèi)插法（四）應(yīng)用特點(diǎn)：一次掃描獲得多個(gè)層面，成像速度快；檢查范圍大，病灶檢出率高，重建高質(zhì)量的三維圖像，動(dòng)態(tài)效果好。CTA效果好；特殊檢查的開發(fā)（灌注成像等）當(dāng)前39頁，總共53頁。三、多層螺旋CT1.探測(cè)器結(jié)構(gòu)z軸排列等寬、不等寬。多個(gè)數(shù)據(jù)通道。2.使用扇形X線束當(dāng)前40頁，總共53頁。四、CT技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

（一）硬件的發(fā)展趨勢(shì)1.加快掃描速度螺旋電子槍2.提高圖像質(zhì)量X線原探測(cè)器數(shù)目重建方式數(shù)據(jù)表達(dá)與顯示方法3.間化操作鼠標(biāo)輸入觸摸方式4.提高工作效率聯(lián)機(jī)工作大容量?jī)?chǔ)存5.緊湊的機(jī)器結(jié)構(gòu)高頻大容量計(jì)算機(jī)6.降低X線劑量接受適度噪聲。當(dāng)前41頁，總共53頁。（二）設(shè)備功能的發(fā)展趨勢(shì)1.血管成像CTA2.三維圖像重建SSD、MIP3.CT介入定位穿刺4.CT仿真內(nèi)鏡5.CT在放射治療中的應(yīng)用三維定位當(dāng)前42頁，總共53頁。雙源CT介紹PET-CT介紹PET結(jié)構(gòu)回旋加速器功能等當(dāng)前43頁，總共53頁。第四節(jié)安裝驗(yàn)收

一、設(shè)備對(duì)機(jī)房的要求（一）機(jī)房設(shè)計(jì)1.平面布局掃描間40mm2