醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)設(shè)備詳解

（優(yōu)選）醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)設(shè)備課件目前一頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)第一節(jié)概述

一、發(fā)展簡史1895年,德國物理學(xué)家倫琴(W.C.Rontgen);發(fā)現(xiàn)X射線,為射線CT奠定了基礎(chǔ)。1917年,奧地利數(shù)學(xué)家雷登(Radon):從數(shù)學(xué)上證明,利用物體在各個(gè)方面的投影數(shù)據(jù),可以重建出物體的二維斷面或三維圖像。1945年,計(jì)算機(jī)的發(fā)明:為投影重建理論提供了物質(zhì)基礎(chǔ).1963年,美國物理學(xué)家科馬克(Cormack)發(fā)表了一篇研究報(bào)告,詳細(xì)描述了用X射線投影數(shù)據(jù)重建圖像數(shù)學(xué)方法。1971年,英國工程師亨斯費(fèi)爾德(Hounsfield):在EMI公司研制成功世界上的第一臺(tái)頭顱CT。1974年,美國工程師萊德利(Ledley):研制成功世界上的第一臺(tái)全身CT。目前二頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)1971年,英國工程師亨斯費(fèi)爾德(Hounsfield):HounsfieldCormack目前三頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)CT機(jī)的分代:第一代CT機(jī):X線為單束,探測器數(shù)有單個(gè)或幾個(gè),運(yùn)動(dòng)方式平移加旋轉(zhuǎn),掃描時(shí)間長數(shù)分鐘,頭部.第二代CT機(jī):X線為多束,探測器數(shù)有數(shù)個(gè)或幾十個(gè),運(yùn)動(dòng)方式平移加旋轉(zhuǎn),掃描時(shí)間數(shù)十秒,全身.第三代CT機(jī):X線為扇形,探測器數(shù)有幾百個(gè)扇形排列,運(yùn)動(dòng)方式旋轉(zhuǎn)+旋轉(zhuǎn),掃描時(shí)間長數(shù)秒鐘.第四代CT機(jī):X線為扇形,探測器數(shù)有數(shù)百到幾千個(gè)呈圓周狀排列,提高了圖像質(zhì)量.運(yùn)動(dòng)方式為旋轉(zhuǎn).第五代CT機(jī):電子束CT超高速型CT機(jī)(UFCT).掃描無機(jī)械旋轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)用高.目前四頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（一）第一代CT（平移+旋轉(zhuǎn)掃描方式）第一代CT由X線管和1-2個(gè)探測器（detector）組成。X線束穿過和探測器同步直線平移運(yùn)動(dòng)。獲得透射數(shù)據(jù)后，X線管和探測器環(huán)繞中心旋轉(zhuǎn)1°，做上次相反的直線掃描運(yùn)動(dòng)。獲得數(shù)據(jù)后，再旋轉(zhuǎn)1°，重復(fù)上述過程直到180°，采集到數(shù)據(jù)組成的平行投影值，即完成了數(shù)據(jù)的采集過程。目前五頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)第一代CT（平移+旋轉(zhuǎn)掃描方式）目前六頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（二）第二代CT（平移+旋轉(zhuǎn)掃描方式）第二代CTX線束改為扇形線束，由一只X線管和3~30個(gè)晶體探測器組成。由呈扇形排列的多個(gè)探測器，每次平移后的旋轉(zhuǎn)角由1°提高到扇面角度，掃描時(shí)間減至18s。為了提高圖像質(zhì)量采用240°、360°平移加旋轉(zhuǎn)掃描，比第一代CT各項(xiàng)指標(biāo)有提高，已具備了做全身CT檢查的條件。第二代CT主要缺點(diǎn)是：在掃描過程時(shí)間長，由于病人的生理運(yùn)動(dòng)，易產(chǎn)生偽影。目前七頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)目前八頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)第二代CT（平移+旋轉(zhuǎn)掃描方式）目前九頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（三）第三代CT（旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)掃描方式）第三代CT的扇形角較寬（30°~45°），探測器增加到300~1000個(gè)逐個(gè)依次無空隙排列。掃描時(shí)，X線管和探測器無直線平移運(yùn)動(dòng)，僅做圍繞病人進(jìn)行連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)即可。掃描時(shí)間可更短。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較簡單，使用操作方便，可獲得較理想的CT圖像。缺點(diǎn)：需對相鄰探測器的靈敏度差異進(jìn)行校正，相鄰探測器的性能差異將產(chǎn)生同心環(huán)形偽影。目前十頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)第三代CT（旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)掃描方式）目前十一頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（四）第四代CT（旋轉(zhuǎn)-靜止掃描方式）第四代CT具有更多（600~4800個(gè)，分布在360°的圓周上）探測器。掃描時(shí)X線管做圍繞病人一周的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而探測器則固定不動(dòng)。扇形線束角度也較大，掃描速度可達(dá)1~5s。其工作原理和第三代CT沒有本質(zhì)的區(qū)別，僅是第三代CT的一個(gè)變形。目前十二頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)第四代CT（旋轉(zhuǎn)-靜止掃描方式）目前十三頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（五）第五代CT（靜止-靜止掃描方式）第五代CT由一個(gè)電子束X線管、由864個(gè)固體探測器構(gòu)成216°的陣列固定環(huán)內(nèi)和一個(gè)數(shù)據(jù)采樣、圖像處理、數(shù)據(jù)顯示的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成。每個(gè)固體探測器作為一個(gè)數(shù)據(jù)采集單元。它由一個(gè)X線—可見光轉(zhuǎn)換晶體、一個(gè)光—電轉(zhuǎn)換硅二極管和一個(gè)前置放大器構(gòu)成。第五代CT適用于心臟，查易動(dòng)病人檢查，是一種新型的CT。其缺點(diǎn)是造價(jià)昂貴。目前十四頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)電子束CT目前十五頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)第五代CT

（靜止-靜止掃描方式）目前十六頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)電子束CT目前十七頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)雙源CT目前十八頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)各代CT比較第一代第二代第三代第四代第五代掃描方式筆束掃描扇束掃描運(yùn)動(dòng)方式平移/旋轉(zhuǎn)方式連續(xù)掃描方式固定掃描時(shí)間3min10s~2min2.8s~10s1s~10s更快主要用途頭顱掃描全身掃描，觀察除心臟外的臟器可用于血管造影和心臟造影目前十九頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)目前二十頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)二、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢滑環(huán)技術(shù)（slipring）螺旋掃描技術(shù)（helicalscan）多層面螺旋掃描技術(shù)：2層CT、4層CT、8層、16層、32層、64層CT……容積掃描（volumeScan）平板探測器CT機(jī)：錐形CT掃描機(jī)（conebeamCT）。排(層)的發(fā)展:單排CT

→雙排CT→64排CT→平板（錐形）CT目前二十一頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)錐形CT機(jī)面臨的難點(diǎn)是：①克服錐形線束偽影（conebeamartifact）；②改進(jìn)圖像重建算法；③提高大量數(shù)據(jù)的處理速度；④提高平板探測器的性能；⑤克服機(jī)械結(jié)構(gòu)限制。目前二十二頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)容積掃描目前二十三頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)錐形CT

THREE-DIMENSIONAL

目前二十四頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)第二節(jié)CT工作原理X線CT掃描機(jī)能對人體進(jìn)行橫斷體層成像，將各種組織對X線的吸收系數(shù)以數(shù)字（CT值）表示出來。X線CT掃描機(jī)與常規(guī)X線體層攝影的原理和成像方法也完全不同，它沒有縱向體層攝影時(shí)上下層模糊影像對目標(biāo)體層的影響，被檢查層各點(diǎn)CT值經(jīng)數(shù)學(xué)方法重建出來的圖像。目前二十五頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)投影像目前二十六頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)X線投影目前二十七頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)一、線衰減系數(shù)μ將X線束穿過人體一橫斷層面則對面的探測器可獲得該層面的信息。借助于各組織對X線具有不同衰減系數(shù)的特征來實(shí)現(xiàn)還原為該層面的圖像。X線在人體被衰減的程度，按組織對X線的衰減系數(shù)μ和組織厚度D以指數(shù)函數(shù)關(guān)系發(fā)生變化其式為:

或式中：I0入射X線強(qiáng)度；I為穿過病人衰減后的強(qiáng)度；D為組織厚度，μ為線性衰減系數(shù)。目前二十八頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)沿X線束穿過的人體各組織密度一般是非均一的。認(rèn)為是由大量各不相同的密度單元體所組成。單元體厚度為ΔD，單元體被分割得越細(xì)小，其體內(nèi)密度越接近一致.目前二十九頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)二、工作原理需要從一個(gè)橫斷面的許多視角射入X線，以便測得大量“衰減系數(shù)之和”，即所謂數(shù)據(jù)采集過程，隨后建立n元一次方程組求解，即可得到各單元體的衰減系數(shù)。若一幅圖像有n×m個(gè)像素，則需解n×m個(gè)n元一次方程，方能求出一個(gè)層面各單元體的衰減系數(shù)。數(shù)據(jù)采集的基本組成部分是X線管、濾過器、準(zhǔn)直器和探測器，目前三十頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)將計(jì)算出各單元體衰減系數(shù)的過程稱為圖像重建。一幅圖像至少由幾十萬至上百萬個(gè)單元體（像素）組成。不同組織的衰減系數(shù)之和可能相等的示意圖

目前三十一頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)CT信號檢測原理目前三十二頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)投影圖像重建目前三十三頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)各組織的CT值組織CT值組織CT值骨60~1800肝臟16~80血30~80乳房-120~-50蛋白質(zhì)20~40脂肪-220~-200灰質(zhì)30~40肺-950~-180空氣-1000水0目前三十四頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)數(shù)據(jù)采集的組成:

是X線管、濾過器、準(zhǔn)直器和探測器。

為了從不同視角獲取數(shù)據(jù)，需要一個(gè)掃描機(jī)架。

X線管、探測器環(huán)繞患者作360°旋轉(zhuǎn)，以獲取大量原始數(shù)據(jù)。

目前三十五頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)Housfieldunit(HU):-1000AirCTnumber0500Water脂肪軟組織造影劑骨WindowWidthWindowLevel0255WWdecideswhatwesee&WLdecidestheprecision

目前三十六頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)CTnumber-1000０500ThelowertheWL,thelightertheimageThenarrowertheWW,thehigherthecontrast目前三十七頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)各組織的CT值目前三十八頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)CT-3D目前三十九頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)三、基本構(gòu)成CT由三個(gè)主要部分構(gòu)成：①數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):包含X線高壓發(fā)生器、X線管、準(zhǔn)直器、濾過器、探測器、掃描架、掃描床、前置放大器及接口電路等；②計(jì)算機(jī)及圖像重建系統(tǒng)；③圖像顯示、記錄和存儲(chǔ)系統(tǒng):它包含顯示器、光驅(qū)、多幅照相機(jī)、激光照相機(jī)、洗片機(jī)等。目前四十頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)CT的基本構(gòu)成方框圖X線管準(zhǔn)直器探測器X線高壓發(fā)生器中央控制器及圖像重建系統(tǒng)A/D圖像顯示記錄存儲(chǔ)顯示器相機(jī)光盤存儲(chǔ)工作站洗片機(jī)掃描架前置放大器目前四十一頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)CT機(jī)的基本結(jié)構(gòu)目前四十二頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)gantrytableOCinsideOCPDU目前四十三頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)第三節(jié)基本參數(shù)

一、分辨力（一）空間分辨力空間分辨力（spatialresolution，SR）是指在高對比情況下鑒別細(xì)微的能力（顯示最小體積、病灶和結(jié)構(gòu)的能力）。它與X線管焦點(diǎn)大小、探測器尺寸、相鄰間隔、采樣間隔、系統(tǒng)的噪聲指標(biāo)以及圖像重建中卷積濾波函數(shù)等因素有關(guān)。空間分辨率測量方法：有點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)法，調(diào)制傳遞函數(shù)截止頻率法MTF，星型頻閃模型法，分辨成排圓孔大小法（模型測試卡）目前四十四頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)空間分辨率測試卡空間分辨率測試卡目前四十五頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)MTF：ModulationTransferFunction空間分辨率

是評價(jià)圖像清晰度的標(biāo)準(zhǔn)用厘米線數(shù)對表示:

[ｌｐ／cm]Linepair目前四十六頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（二）低對比分辨力低對比分辨力：是當(dāng)細(xì)節(jié)與背景間具有低對比度時(shí)，將一定大小的細(xì)節(jié)從背景中鑒別出來的能力。目前四十七頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)二、偽影(artifacts)CT圖像偽影(CTimageartifacts)

：是經(jīng)計(jì)算機(jī)處理的人體各部位圖像時(shí)由于各種因素的影響而產(chǎn)生被檢體不存在的假象，通稱為偽影(artifact)。常見的偽影有：移動(dòng)條紋偽影環(huán)狀偽影放射狀偽像雪花狀偽像

目前四十八頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)commonimageartifactsMoiréartifactCenterDotCenterSmudgeSingleringartifactPartialsingleringartifactMulti-ringartifactBandartifactstreakartifact目前四十九頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)三、基本參數(shù)（一）掃描時(shí)間（二）重建時(shí)間（三）層厚（四）矩陣：采樣矩陣&重建矩陣

目前五十頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)四、螺旋CT的專用參數(shù)（一）螺距(pitch)螺距為X線管旋轉(zhuǎn)一周時(shí)掃描床的水平位移。（二）螺旋因子(pitchfactor)螺旋因子為螺距與層厚相除所得的商。（三）重建間隔重建間隔指被重建的相鄰兩層橫截面之間沿Z軸方向的距離。目前五十一頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)螺旋因子分別為1.0、1.5的覆蓋圖目前五十二頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)螺旋CT掃描目前五十三頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)第四節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)系統(tǒng)的構(gòu)成包括:X線高壓發(fā)生器、X線管、準(zhǔn)直器、濾過器、探測器、掃描架、掃描床、前置放大器及接口電路。目前五十四頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)一、X線管

（一）基本結(jié)構(gòu)（一）基本結(jié)構(gòu):X射線管是產(chǎn)生X線的器件。

CT機(jī)上使用X線管與一般X線機(jī)上使用的X線管結(jié)構(gòu)基本相同，也有固定陽極X線管和旋轉(zhuǎn)陽極X線管兩種。組成:由陰極、陽極、真空玻璃管（或金屬管）目前五十五頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)旋轉(zhuǎn)陽極CT射線管采用油-風(fēng)冷卻方式.陽極靶面的熱能→周圍的油→高壓油泵→散熱器→冷卻風(fēng)扇→到空氣中.目前五十六頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（二）性能參數(shù)熱容量;Kv;mA;保用次數(shù)……熱容量:0.5MHU0.75MHU1.5MHU2MHU3MHU5MHU5.5MHU6MHU……目前五十七頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)X線管組件接線圖目前五十八頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)二、探測器探測器是一種將射線能量轉(zhuǎn)換電信號的裝置。目前五十九頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（一）探測器性能1．效率是指它從線束吸收能量的百分?jǐn)?shù)。幾何效率;吸收效率;總檢測效率。2．穩(wěn)定性是指從一瞬間到另一瞬間探測器的一致性和還原性，探測器需經(jīng)常進(jìn)行校準(zhǔn)以保證其穩(wěn)定性。3．響應(yīng)性是指探測器接收、記錄和拋棄一個(gè)信號所需的時(shí)間。4．準(zhǔn)確性人體軟組織及病理變化所致衰減系數(shù)小的變化。目前六十頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（二）探測器類型固體探測器：是一種收集熒光的探測器，稱閃爍探測器。氣體探測器：是收集氣體電離電荷的探測器。目前六十一頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)1．固體(閃爍)探測器閃爍探測器是利用射線能使某些物質(zhì)閃爍發(fā)光的特性來探測射線的裝置。目前六十二頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)SolidStateDetector目前六十三頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)SolidStateDetector(SSD)InternalCollimatorExternalCollimatorPlateScintillatorPhotodiodex-rayLightCollimator:Molybdenum0.1mmthickness1.028pitcheliminatescatterScintillator:materialissecretconvertsx-raytovisiblelighttoomuchx-raycanchange

thesensitivityPhotodiode:convertsvisiblelighttoan

electricalsignaltoDDCi目前六十四頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)SolidStateDetector目前六十五頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)部分閃爍晶體性能表名稱最大波長（mm）衰減系數(shù)（μs）截止波長（mm）余輝指數(shù)吸水性轉(zhuǎn)換效率（%）NaI（T1）4100.233201.85吸100CaF2（Eu）4350.904051.44不吸50CsI（Na）4200.633001.84吸85CsI（T1）5651.003301.80不吸45CsF3300.053201.48吸5KI（T1）4260.24/2.503251.71吸24目前六十六頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)2．氣體探測器氣體探測器是利用氣體（一般采用化學(xué)性能穩(wěn)定的惰性氣體）電離的原理，入射的X線使氣體產(chǎn)生電離，通過測量電流的大小來測得入射X線的強(qiáng)度。目前六十七頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)探測器目前六十八頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)固體探測器&氣體探測器目前六十九頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)固體探測器VS氣體探測器固體探測器：優(yōu)點(diǎn):靈敏度高,光子轉(zhuǎn)換率高.缺點(diǎn):相鄰的探測器有間隙.X射線的利用率低,晶體的余輝時(shí)間較長,一致性差,受溫度和濕度影響大.氣體探測器：優(yōu)點(diǎn):幾何利用率高,一致性好.缺點(diǎn):靈敏度差,光子轉(zhuǎn)換率低.目前七十頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（三）探測器的補(bǔ)償設(shè)置CT探測器通道數(shù)一般探測器數(shù)相對應(yīng)。探測器的補(bǔ)償設(shè)置（offsetdetector）：探測器的位置在球管正下方，在掃描過程中探測器偏離X線中心1/4通道。目前七十一頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)探測器的補(bǔ)償設(shè)置探測器位置在球管對方，掃描過程中探測器和球管位置相對固定，圍繞患者進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描運(yùn)動(dòng)。但X線穿過患者后到達(dá)探測器的采樣途徑并非正對每個(gè)通道的中心而是偏離中心1/4通道，探測器的補(bǔ)償設(shè)置（offsetdetector）。探測器的補(bǔ)償在不增加探測器通道數(shù)的情況下圍繞患者旋轉(zhuǎn)360°所得采樣數(shù)據(jù)可提高一倍。減少了偽影，提高了圖像質(zhì)量。目前七十二頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)探測器的補(bǔ)償設(shè)置目前七十三頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)探測器的補(bǔ)償1/4hhX-raytubeDetectorCenterofrotationCombinedrawdata目前七十四頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)三、準(zhǔn)直器準(zhǔn)直器作用是：①大幅度地減少散射線的干擾，減少患者的放射劑量；②決定掃描層的厚度。準(zhǔn)直器分兩種：X線管側(cè)準(zhǔn)直器，稱為前準(zhǔn)直器；探測器側(cè)準(zhǔn)直器，稱為后準(zhǔn)直器。目前七十五頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)準(zhǔn)直器可決定掃描層的厚度：常見CT掃描層的厚度為1mm、2mm、3mm、5mm、7mm、8mm、10mm。目前七十六頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)螺旋CT準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)示意圖⑴為補(bǔ)償器；⑵為控制電機(jī)；⑶、⑷為聯(lián)動(dòng)齒輪；⑸、⑹分別為與準(zhǔn)直器葉片⑺、⑻相連的輔助桿；⑼為葉片運(yùn)行通道的固定鎖；⑽~⒁分別為10~2mm的層厚傳感器。目前七十七頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)前準(zhǔn)直器(SourceCollimator)

前準(zhǔn)直器：可以去除散射線，能夠使X射線呈束狀排列，可以調(diào)節(jié)層后的掃描厚度。目前七十八頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)前準(zhǔn)直器目前七十九頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)后準(zhǔn)直器(SecondCollimator)位于探測器的前面，主要的作用是除去X射線被照射后產(chǎn)生的散射線，結(jié)構(gòu)簡單。后準(zhǔn)直器前準(zhǔn)直器目前八十頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)后準(zhǔn)直器(SecondCollimator)目前八十一頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)DifferentofCollimationmethodＳＩＮＧＬＥ-ＳＬＩＣＥＤＥＴＥＣＴＯＲＭＵＬＴＩ-ＳＬＩＣＥＤＥＴＥＣＴＯＲ上部コリメータ下部コリメータControlledslicewidthusingadditionelementdataＸ線管Controlledslicewidthusingbeamtrimmer目前八十二頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)四、濾過器在臨床CT實(shí)際使用的線束是“多能”的，為了滿足重建過程的需要，就要使用專門的濾過器。濾過器的目的有：①吸收低能X線，濾過的結(jié)果使射線束的平均能量升高，射線變“硬”；(吸收軟射線)②使穿過濾過器和受檢者的透射線束的能量分布達(dá)到均勻硬化。目前八十三頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)濾過器目前八十四頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)五、數(shù)據(jù)測量裝置（數(shù)據(jù)采集）1．前置放大器將探測器信號預(yù)先放大。2．對數(shù)放大器對入射X線強(qiáng)度和透射X線強(qiáng)度進(jìn)行對數(shù)換算。3．模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（analogtodigitalconverter，ADC）將模擬信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的數(shù)字信號。4．?dāng)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸將數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)。光纖可以消除外界的干擾。目前八十五頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)FilterDataAcquisitionSystem(DAS)SourceDetectorSource-CollimatorSecond-CollimatorPatientScattering目前八十六頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)數(shù)據(jù)測量裝置的基本構(gòu)成目前八十七頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)X線管和檢測器目前八十八頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)六、掃描機(jī)架旋轉(zhuǎn)部分主要由：X線管及其冷卻系統(tǒng)、準(zhǔn)直器及其控制系統(tǒng)、濾過器、探測器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、滑環(huán)部分、高壓發(fā)生器（螺旋CT）等組成。固定部分主要由：旋轉(zhuǎn)支架，旋轉(zhuǎn)控制電機(jī)及其伺服系統(tǒng)，機(jī)架主控電路板組成。目前八十九頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)掃描機(jī)架目前九十頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)掃描機(jī)架目前九十一頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)目前九十二頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)機(jī)架掃描目前九十三頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)X射線管高壓系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)前準(zhǔn)直器ROTORSTARTERACINPUTMOTORCONTROLLER目前九十四頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)前準(zhǔn)直器探測器X射線高壓發(fā)生器后準(zhǔn)直器滑環(huán)掃描機(jī)架結(jié)構(gòu)圖目前九十五頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)七、掃描床掃描病人用的載體,由床面和底座構(gòu)成。目前九十六頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)兩個(gè)電機(jī)控制：升降電機(jī)；水平移動(dòng)電機(jī)。目前九十七頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)升降電機(jī)目前九十八頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（一）掃描床定位床板定位的精度直接決定切片位置的準(zhǔn)確性，定位精度不大于0.1mm。（二）床面板床面板由碳素纖維制成。因?yàn)樘妓乩w維具有強(qiáng)度高、重量輕、且對X線衰減小等特點(diǎn)。床高度指示：0~550mm床水平指示：0~1600mm，1m顯示誤差<5mm。目前九十九頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)第五節(jié)計(jì)算機(jī)及圖像重建系統(tǒng)內(nèi)容：①控制和監(jiān)視整個(gè)掃描過程，并將采集的數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)器；②CT值的校正和輸入數(shù)據(jù)的擴(kuò)展；③與操作者對話并控制掃描等信息的傳送；④圖像重建的程序控制；⑤故障診斷及分析。目前一百頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)一、測量數(shù)據(jù)的校正（預(yù)處理）（一）原始數(shù)據(jù)零點(diǎn)漂移校正（二）參考校正（三）空氣校正（四）體模校正（五）Log轉(zhuǎn)換（六）環(huán)形校正目前一百零一頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)原始數(shù)據(jù)零點(diǎn)漂移校正目前一百零二頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)參考校正目前一百零三頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)二、圖像重建①平行線束轉(zhuǎn)換；②濾過處理；③反投影計(jì)算。這三種處理被稱之為圖像重建。目前一百零四頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（一）平行線束轉(zhuǎn)換X線管輻射出的X線經(jīng)準(zhǔn)直器準(zhǔn)直形成一定扇角和厚度的扇形束。扇形束數(shù)據(jù)通過平行束轉(zhuǎn)換成平行束數(shù)據(jù)，并通過展開探測器使每一個(gè)采集面得到平行線束。平行束轉(zhuǎn)換時(shí)，是以扇形面數(shù)據(jù)插值的方式實(shí)現(xiàn)的。目前一百零五頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（二）濾波在轉(zhuǎn)換為平行線束后進(jìn)行濾波它包括：圖像重建時(shí)調(diào)整的濾波參數(shù)，操作臺(tái)上設(shè)定的濾波函數(shù)。

目前一百零六頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（三）反投影計(jì)算濾波后的數(shù)據(jù)是分別以View和Channel為坐標(biāo)的投影數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)反投影運(yùn)算轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)系內(nèi)的圖像象素?cái)?shù)據(jù)。每個(gè)View的濾波結(jié)果的反投影形成圖像，反投影的數(shù)據(jù)以空氣為0基準(zhǔn)，空氣的CT值為-1000，執(zhí)行反投影的處理過程稱為后處理。處理后的結(jié)果存于硬盤中。目前一百零七頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)三、計(jì)算機(jī)處理體系和硬件CT中的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)采用多重處理技術(shù)，其目的是為了提高處理速度和運(yùn)算能力。具體的有流水線處理方式、并行處理方式和分布處理方式。不同公司生產(chǎn)的CT采用的處理方式不同。例如：GE公司并行處理方式;Picker公司分布式處理方式;西門子公流水線處理方式。目前一百零八頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（一）流水線處理方式流水線處理方式（pipelineprocessing）采用了生產(chǎn)上的流水線概念，把每條指令分為若干個(gè)順序的操作，每個(gè)操作分別由不同的處理器實(shí)施。這樣可以同時(shí)執(zhí)行若干條指令，對每個(gè)處理器來說，每條指令中的同類操作像流水線一樣被連續(xù)加工處理。這樣可以提高計(jì)算機(jī)工作速度和提高各個(gè)處理器的使用效率。目前一百零九頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)流水線處理方式目前一百一十頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（二）并行處理方式并行處理方式（parallelprocessing）是由三臺(tái)多任務(wù)計(jì)算機(jī)通過系統(tǒng)總線耦合成一系統(tǒng)，分別形成掃描處理器、顯示處理器和文件處理器。掃描處理器中采用二臺(tái)陣列處理器和一臺(tái)反投影處理器，使其重建速率為每秒6400萬次浮點(diǎn)運(yùn)算。顯示處理器中采用一臺(tái)獨(dú)立的陣列處理器用于整形、放大、窗位控制和圖像分析。目前一百一十一頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)并行處理方式目前一百一十二頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（三）分布式處理方式分布式處理方式（distributedprocessing）由若干臺(tái)獨(dú)立的處理器構(gòu)成，各臺(tái)處理器可分別處理同一程序的各個(gè)子程序，也可按功能分別處理一道程序的各個(gè)階段。每臺(tái)處理器都有自己的局部存儲(chǔ)器，能獨(dú)立承擔(dān)分配給它的任務(wù)。在統(tǒng)一操作系統(tǒng)控制下工作，相互間可以通信。系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)分配任務(wù)的能力，能自動(dòng)進(jìn)行任務(wù)調(diào)度和資源分配。其優(yōu)點(diǎn)是：①可靠性高；一臺(tái)處理器失效，對系統(tǒng)影響不大；②靈活性高，由于系統(tǒng)模塊化，便于擴(kuò)充、替換和更換部件；③經(jīng)濟(jì)性好，可以用價(jià)格便宜的微處理器。目前一百一十三頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)并行處理方式目前一百一十四頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)四、軟件

（一）基本功能軟件1．人機(jī)對話方式2．條件聯(lián)系方式3．返回處理方式目前一百一十五頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（二）專用功能軟件1．動(dòng)態(tài)掃描（dynamicscan）軟件2．快速連續(xù)掃描（fastcontinuescan）軟件3．定位掃描（scanogramorscout）軟件4．目標(biāo)掃描（objectscan）軟件5．平滑過濾（smoothingcuppingfiltering）軟件6．三維圖像重建（threedimensionimagingreconstruction）。7．高分辨力CT（highresolutionCT）軟件8．定量骨密度測定軟件9．氙氣增強(qiáng)CT掃描軟件目前一百一十六頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)第六節(jié)圖像顯示、記錄和存儲(chǔ)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)和圖像重建系統(tǒng)提供的數(shù)字圖像:可以顯示在監(jiān)視器上供醫(yī)生觀看;可以直接存儲(chǔ)在磁性載體上供以后需要時(shí)調(diào)用;也可以永久性地記錄在膠片上。CT上配置了圖像顯示、記錄和存儲(chǔ)系統(tǒng)。目前一百一十七頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)圖像的存儲(chǔ),顯示和記錄磁盤(硬盤)光盤磁帶或軟磁盤顯示器照相機(jī)目前一百一十八頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)一、圖像顯示系統(tǒng)CT機(jī)用的常是高分辨率黑白電視監(jiān)視器,1024*1024矩陣,16灰階.目前一百一十九頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)二、圖像存儲(chǔ)系統(tǒng)（儲(chǔ)存介質(zhì)）目前一百二十頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)三、圖像記錄系統(tǒng)（一）陰極射線管型多幅相機(jī)（二）激光型多幅照相機(jī)目前一百二十一頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)照相機(jī)種類干式打印機(jī)多幅照相機(jī)激光打印機(jī)目前一百二十二頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（一）陰極射線管型多幅相機(jī)XY目前一百二十三頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（二）激光型多幅照相機(jī)目前一百二十四頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)激光圖像形成原理圖目前一百二十五頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)激光相機(jī)圖像的形成①從激光管放出的激光，調(diào)制器AOM(acousticopticalmodulater)調(diào)制，隨著圖像數(shù)據(jù)變化。②通過AOM的激光束器調(diào)整成適合掃描的光束。③靠多面轉(zhuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)，激光形成水平的掃描。④圓柱透鏡校正,多棱鏡反射不同角度變成水平強(qiáng)度均勻的掃描。⑤經(jīng)過f·θ透鏡的光，再經(jīng)反射鏡反射掃描滾筒上的膠片使膠片感光。目前一百二十六頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)激光相機(jī)掃描部分目前一百二十七頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)激光部分目前一百二十八頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)激光與CRT相機(jī)優(yōu)點(diǎn)①激光束有很好的聚焦性、方向性，反應(yīng)極其迅速，以毫微米級計(jì)算，這樣的激光束直接投照到膠片上防止了偽影，如輪廓線、光柵線、失真等。②系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制，輸入存儲(chǔ)器的圖像在打印之前可以清除，重新排列，然后打印。硬盤，可連續(xù)打印，可以存儲(chǔ)打印同時(shí)進(jìn)行，以至供多機(jī)共同使用。CRT型多幅相機(jī)是一次性選擇圖像，按鍵后即曝光，無法更改，每次只能完成一次拷貝。目前一百二十九頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)第七節(jié)螺旋CT簡介

一、特點(diǎn)常規(guī)CT掃描四個(gè)步驟：第一步：X線管和探測器圍繞病人旋轉(zhuǎn)；第二步：旋轉(zhuǎn)中的X線管產(chǎn)生X線，探測器采集透射值（原始數(shù)據(jù)）。X線管電源的電纜必須允許X線管旋轉(zhuǎn)360°以上；第三步：X線管停止，X線管和探測器回到原始位置；第四步：病床進(jìn)行平移，使另一層組織位于CT的掃描層面。目前一百三十頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)常規(guī)CT掃描缺點(diǎn)：①需要較長的掃描時(shí)間。②成像中會(huì)產(chǎn)生遺漏人體某些組織的情況。病人呼吸使前后兩次掃描中不相同的，相鄰兩掃描之間的組織造成遺漏；③不能準(zhǔn)確地重建三維圖像和多方位圖像；④應(yīng)用提高對比度技術(shù)時(shí)，只掃描了有限的幾個(gè)層面。目前一百三十一頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)螺旋掃描容積式數(shù)據(jù)采集要求：①滑環(huán)技術(shù)使X線管能連續(xù)沿著一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)；②掃描床能做同步勻速直線運(yùn)動(dòng)；③使用大功率、高熱容量和散熱率的X線管；④具有螺旋加權(quán)算法軟件；⑤用計(jì)算速度快、存儲(chǔ)容量大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。目前一百三十二頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)螺旋CT掃描原理圖目前一百三十三頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)二、螺旋掃描裝置

（一）滑環(huán)技術(shù)常規(guī)CT的X線管系統(tǒng)的供電和信號（數(shù)據(jù)）傳遞均由電纜完成。掃描時(shí)X線管在機(jī)架內(nèi)只能做往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且電纜易纏繞，掃描速度難以提高?；h(huán)技術(shù)用一個(gè)滑環(huán)和電刷代替電纜，滑環(huán)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)一直與電刷保持良好的接觸，經(jīng)電刷和滑環(huán)完成向X線管供電和信號的傳遞。目前一百三十四頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)滑環(huán)技術(shù)示意圖目前一百三十五頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)滑環(huán)上電壓技術(shù)1．高壓滑環(huán)技術(shù)機(jī)架外的高壓發(fā)生器產(chǎn)生X線管所需的高電壓，通過電纜和電刷傳輸?shù)礁邏夯h(huán)上，而后經(jīng)高壓滑環(huán)輸入X線管。2．低壓滑環(huán)技術(shù)外部將數(shù)百伏的低壓經(jīng)導(dǎo)線和電刷傳輸?shù)降蛪夯h(huán)上，由低壓滑環(huán)輸送給高頻高壓發(fā)生器，高頻高壓發(fā)生器產(chǎn)生的高電壓通過很短的一段高壓電纜，給X線管。目前一百三十六頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)高壓滑環(huán)技術(shù)原理圖目前一百三十七頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)低壓滑環(huán)技術(shù)原理圖目前一百三十八頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)電刷(Brush)目前一百三十九頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)低壓滑環(huán)目前一百四十頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)高低壓滑環(huán)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)高壓滑環(huán)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是高壓發(fā)生器放在機(jī)架外部，可以不受體積重量的限制，發(fā)生器功率容量做得大，又不增加旋轉(zhuǎn)機(jī)架的重量，使掃描速度更快。而且也不需要擔(dān)心滑環(huán)與電刷接觸處因電流過大而引起的溫度升高問題。其缺點(diǎn)是高壓滑環(huán)易引起機(jī)架旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件、接觸臂、電刷之間的高壓放電，由此還會(huì)引發(fā)高壓噪聲，影響數(shù)據(jù)采集。低壓滑環(huán)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是對絕緣要求不高，安全、穩(wěn)定、可靠。其缺點(diǎn)是高頻高壓發(fā)生器體積和重量受到限制，制造大功率的高頻高壓發(fā)生器有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度，且增加了旋轉(zhuǎn)部分的重量，掃描速度較高壓滑環(huán)低。

目前一百四十一頁\總數(shù)一百五十二頁\編于二十點(diǎn)（二）螺旋掃描技術(shù)1．掃描速度非常快通常1s內(nèi)可以旋轉(zhuǎn)360°，從而有效地縮短掃描時(shí)間，使病人更容易接受和忍受CT檢查中的屏氣要求。多數(shù)病人可以在一次屏氣中完成掃描，避免了呼吸運(yùn)動(dòng)引起的掃描遺漏，減少了病人移動(dòng)產(chǎn)