CT設備-X線計算機體層設備-課件

第六章X線計算機體層設備第一節(jié)概述

CT是計算機體層成像（computedtomography）CT橫斷掃描，無重疊圖像；但空間分辨率低，密度分辨率高。一、基礎知識回顧

CT的成像利用了X線具有一定能量和穿透能力的特性。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)從不同方向對穿過被檢體的X線進行采集，獲得大量數(shù)據(jù)，由計算機利用這些數(shù)據(jù)重建出斷面圖像，最后以灰度圖像顯示出來。第六章X線計算機體層設備第一節(jié)概述一束單能窄束的X線通過物質時，其強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。若每個體素厚度相同取X,則穿過物質后X線強度為（μ1+μ2+…+μn）=1/xlnI0/In要求得每個吸收系數(shù)，必須建立n個方程。只要X線從不同方向穿過人體時，則獲得不同方向的數(shù)據(jù)投影。解n個方程，獲得n個吸收系數(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。一束單能窄束的X線通過物質時，其強度隨深入物體的厚度x而按指精品資料精品資料你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結一節(jié)課的重點的難點，你是否會認為老師的教學方法需要改進？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學問無顏見爹娘……”“太陽當空照，花兒對我笑，小鳥說早早早……”CT設備--X線計算機體層設備---ppt課件CT值吸收系數(shù)μ是一個具有一定含義的物理量，用來表示物體的影像量不方便，英國工程師hounsfield引入CT值作為表達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30～50HUCT值吸收系數(shù)μ是一個具有一定含義的物理量，用來表示物體的影二、發(fā)展簡史1963美國柯瑪克(Cormack)解決CT圖像重建的數(shù)學問題，1968英國EMIHounsfield解決計算機重建問題，1967~1970年由EMI公司實驗室的Hounsfield博士提出。1971年第一臺CT機研制成功。在Ambrose醫(yī)生指導下實驗。處理一幅圖像需要20分鐘。1972年4月Hounsfield、Ambrose在英國放射學年會上宣讀了CT成功的應用的論文，宣告CT的正式誕生。1979年Hounsfield獲得諾貝爾醫(yī)學和生理學獎。二、發(fā)展簡史1963美國柯瑪克(Cormack)解決C1974年美國喬治城大學（GeorgeTownUniversity）醫(yī)學中心工程師Ledley設計了全身CT。

此后，CT的設備與技術發(fā)展相當迅速，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，旋轉速度發(fā)展為亞秒級（0.5S以下），動態(tài)CT成為發(fā)展方向。21世紀解決多層掃描。2005年前動態(tài)掃描、雙源CT使心臟掃描成為可能。目前，融合技術使CT、MRI與PET的融合，使CT向功能方向發(fā)展。1974年美國喬治城大學（GeorgeTownUnive我省CT情況簡介:南昌大學二附醫(yī)院第一臺CT（GE8800）；90年代后縣級醫(yī)院的二手CT成為熱門；目前，省級醫(yī)院以64、128排CT為主流，縣級醫(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)院已在運行PET-CT。鄉(xiāng)級醫(yī)院及私人醫(yī)院也在使用CT檢查。我省CT情況簡介:第一代CT平移+旋轉（單束）只能用于靜止的器官，而且要求器官體積小，能夠進入掃描架的孔徑內，往往只能掃描頭部，所以通常稱之為頭部專用機。由1個X線管和2～3個晶體探測器組成，用筆形X線在某一角度平移穿過被檢查者，獲取240個平移數(shù)據(jù)；然后球管和探測器共同輕度旋轉1度，再次測量數(shù)據(jù)，獲得另一角度的平移投影數(shù)據(jù)，如此反復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)質量差，早已被淘汰。第一代CT平移+旋轉（單束）只能用于靜第二代CT:（平移+旋轉）由一個X線管和3～30個晶體探測器組成。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。掃描時間較第一代大大縮短。1974年體部CT應用與臨床。第三代CT:采用旋轉+旋轉式，該CT采用了較寬的扇形線束，可覆蓋被掃描的截面，探測器也增加到300～800個。解決了前兩代的直線平移運動的弱點，掃描時間也縮短到2～9.5秒。（采用了旋轉陽極X線管）。目前CT掃描形式基本上為第三代。第二代CT:（平移+旋轉）由一個X線管

第四代CT:為固定+旋轉式，探測器環(huán)繞機架360度固定排列，掃描時只有X線管做圍線人體的旋轉運動。第五代CT:靜止+靜止有兩種產(chǎn)品，一種動態(tài)空間重建機（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)形陽極靶代替旋轉運動的X線管，掃面速度很快，其掃一個層面的時間只需50mS，主要用于快速掃描的心臟檢查,小兒及急診斷患者等。DSR為影像增強電視CT，采用28組影增?？焖僦亟▓D像。第四代CT:為固定+旋轉式，探測器環(huán)繞機架360度（五）螺旋CT1985年滑環(huán)技術問世，1989年螺旋CT推向市場，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技術的應用PET-CT、PET-MRI。（五）螺旋CT1985年滑環(huán)技術問世，1989年螺旋CT推三、基本組成整體結構：掃描架、掃描床、電器柜、控制臺。主機：X線發(fā)生裝置、探測器、計算機、旋轉部件、病人輸送定位、冷卻系統(tǒng)。輔助設備：激光像機、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線管探測器直準器濾過器對數(shù)放大器模數(shù)轉換器(A/D)接口電路2.圖像重建階段計算機磁盤機D/A轉換器3.圖像顯示階段圖像顯示器多幅照相機接口電路三、基本組成整體結構：掃描架、掃描床、電器柜、控制臺。CT設備--X線計算機體層設備---ppt課件CT設備--X線計算機體層設備---ppt課件CT設備--X線計算機體層設備---ppt課件第二節(jié)掃描系統(tǒng)一、X線發(fā)生裝置（一）X線管（固定陽極和旋轉陽極）提高X線管負載，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.飛焦點技術通過球管外的偏轉線圈，使燈絲發(fā)射的電子改變方向，在單位時間內形成多個焦點，產(chǎn)生多組數(shù)據(jù)，減少球管的負荷量。第二節(jié)掃描系統(tǒng)一、X線發(fā)生裝置5.主要性能指標熱容量和散熱率(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)與旋轉速度有關，在算次數(shù)。螺旋10~12萬曝光秒使用壽命與那些因素有關？熱容量、散熱率、制造技術、使用與保養(yǎng)。5.主要性能指標熱容量和散熱率(1)熱容量和散熱率CT設備--X線計算機體層設備---ppt課件（二）高壓發(fā)生器1.組成與X線機相同2.工作方式連續(xù)和脈沖方式3.保護措施

X線管的高壓電源調節(jié)范圍廣輸出穩(wěn)定(次級濾波閉環(huán)控制)設置安全保護電路(過壓和過流保護、過功率保護、斷電保護、高壓回路通斷保護）（二）高壓發(fā)生器1.組成二、準直器與濾過器（一）.準直器鉛材料作用：前直準器控制掃描厚度；后直準器減少散射線干擾。探測器的孔徑要大于準直器的寬度。前后準直器必須精確對準。（二）濾過器又稱補償器作用：1.吸收低能X線2.提高X線硬度的均勻性3.減少信號強度差。形狀：契形二、準直器與濾過器（一）.準直器鉛材料第一，二代CT裝置使用較大焦點管球，半影大，X線管前方需用準直儀，而準直儀使通過被查體的X線光子有45％不能進入探測器。第三代CT裝置用小焦點管球，半影小。沒有必要使用準直儀，全部光子可進入探測器中，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大了很多，半影加大，準直器又重新安裝到了CT上,并且準直器的出口光欄變成了可調式，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。第一，二代CT裝置使用較大焦點管球，半影大，X線管前方需用三、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，由探測器和數(shù)據(jù)處理裝置組成。作用：將透射的X線轉換為電信號，由A/D轉換器轉換為數(shù)字信號，送往計算機重建圖像。（一）探測器（將透過人體的X線轉換為電信號）1.特性轉換效率（DQE）、穩(wěn)定性、響應時間、準確性、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）、動態(tài)范圍大（105～106）。三、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DataAcquision探測器介紹：第一、二代CT裝置的探測器用碘化鈉晶體與光電倍增管組成。碘化鈉晶體探測器對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，產(chǎn)生與X線量成比例的可見光線，經(jīng)光電倍增管放大，并由光能轉為電流作為掃描信息而輸入計算機。晶體中常放入微量的增光或減少余輝的激活物質。第三代CT裝置的探測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(半導體探測器)和多晶硒平板探測器以及陶瓷探測器，并出現(xiàn)了多并列平板探測器。探測器介紹：2.種類（1）氣體探測器由惰性氣體和氣體電離室構成。目前主要是氙氣電離室電離室中封入具有20個大氣壓的原子序數(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。電離電流會產(chǎn)生高溫，隔板和信號電極也采用鎢片。優(yōu)點：穩(wěn)定性、響應時間、準確性、一直性好，無余輝、價格便宜。缺點：恒溫保證穩(wěn)定性、檢測效率低。2.種類（1）氣體探測器由惰性氣體和氣體電離室構成（2）固體探測器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，屬于無機結晶。碘化納對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：體積小，可提高空間分辨力；幾何效率高；X線劑量低。缺點：余輝大；一致性差；易受溫度影響。（2）固體探測器1）閃爍器與光電倍增管式碘化鈉、氟化鈣和鍺酸2）稀土陶瓷晶體探測器

采用多晶硒陶瓷晶體探測器，因直接進行X線的光電效應原理工作，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，這項技術將成為今后CT發(fā)展的主流，由于這項技術還沒有完全普及，制造技術還沒有完全過關，并且探測器通道的增多也必須電路通道，與探測器相連的高速A/D轉換器，浮點放大器目前技術含量也相當高，目前世界上也只有美國的DILOG公司一家生產(chǎn)，價格昂貴，所以目前多排探測器的CT價格很高，要到完全普及，還需要一定的時間。2）稀土陶瓷晶體探測器采用多晶硒陶瓷晶優(yōu)點：X線利用率高；光電轉換效率高；余輝小；穩(wěn)定性好，容易進行分割。缺點：易受溫度影響對探測器的性能應從以下幾個方面進行評估：（1）溫度特性固體受影響小（2）噪聲氣體噪聲大（3）飽和現(xiàn)象氣體大（4）散射準直氣體大（5）劑量利用率氣體多優(yōu)點：X線利用率高；光電轉換效率高；余輝?。环€(wěn)定性好，容易（二）數(shù)據(jù)測量裝置

由前置、對數(shù)放大、積分器、多路轉換器、A/D轉換器和接口電路組成。四、掃描架和掃描床（一）掃描架1.旋轉部分X線管、冷卻系統(tǒng)、準直器、濾過器、探測器、高壓發(fā)生器和滑環(huán)等。2.固定部分底座、旋轉電機、機架的控制系統(tǒng)等。（3）技術參數(shù)掃描孔徑65～70cm，傾斜角度±20～±30（二）數(shù)據(jù)測量裝置

由前置、對數(shù)放大、積分器（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數(shù)，計算機控制。技術參數(shù)：床定位精度小于0.1mm;承重300kg長度2060mm；高度0～550mm；水平運行0～1600mm；1m的誤差<5mm。目前床面采用左右移動，適應多體位掃描。（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第三節(jié)計算機系統(tǒng)、圖像顯示和存儲系統(tǒng)一、計算機系統(tǒng)通用計算機和陣列處理機（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）基本結構與特點特點內存大、運算能力強、精度高、速度快、具有一定的通用性。第三節(jié)計算機系統(tǒng)、圖像顯示和存儲系統(tǒng)一、計算機系統(tǒng)通（三）圖像重建單元（四）計算機控制（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、定量骨密度測定等。（三）圖像重建單元（四）計算機控制三、圖像顯示和存儲系統(tǒng)

由接口電路、圖像顯示器、多幅照相機（激光相機）、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1。軟存儲硬盤、光盤2。硬存儲膠片CRT型多幅相機(示波管顯示)激光型多幅相機(紅外670~830nm和氦氖633nm激光)

目前主張使用干式相機三、圖像顯示和存儲系統(tǒng)

由接口電路、圖像顯示器、多幅照相機（第四節(jié)螺旋CT一、螺旋掃描概論1.滑環(huán)技術的應用利用導電部件的滑動或滾動接觸、靜電耦合或電磁耦合，在座架轉動部件與靜止部件之間傳遞電信號和電能的裝置。2.螺旋掃描的要求大容量X線管、探測器性能穩(wěn)定（MSCT采用固體探測器）、計算機運算速度快、機架與床同時協(xié)調運動、專用功能軟件（螺旋插值算法）第四節(jié)螺旋CT一、螺旋掃描概論CT設備--X線計算機體層設備---ppt課件CT設備--X線計算機體層設備---ppt課件二、螺旋掃描裝置（一）滑環(huán)技術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架上，與X線管一起旋轉，通過碳刷和供電環(huán)供電，但數(shù)據(jù)信號通過發(fā)射器進行接收。

優(yōu)缺點：低壓滑環(huán)采用組合機頭的形式。體積大、重量重、對絕緣要求不高、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架內。其優(yōu)點：體積小、運轉穩(wěn)定；絕緣要求高、高壓噪聲大。二、螺旋掃描裝置（一）滑環(huán)技術CT設備--X線計算機體層設備---ppt課件CT設備--X線計算機體層設備---ppt課件（二）探測器陣列分單層和多層之分。多層主要在Z軸上分布。單層層厚由準直器而定，多層由探測器的寬度和組合來定。如16排CT，探測器Z軸上的寬度為1.25mm，4個數(shù)據(jù)通道。如選2.5mm層厚，選中間8排探測器，2排為1組，即一個層面。如選5mm層厚，選中間8排探測器，4排為1組，即一個層面。如層厚更小，則選用多組探測器獲得一個X線束的射線，如獲得0.625mm，則用2排探測器接收一個X線束即可。（二）探測器陣列分單層和多層之分。多層主要在Z軸上分布。（三）螺旋掃描參數(shù)1.周數(shù):一次數(shù)據(jù)采集中X線管旋轉的周次2.螺距:X線管旋轉一周時掃描床移動的距離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與成像的最后一層面中點之間的距離（三）螺旋掃描參數(shù)1.周數(shù):一次數(shù)據(jù)采集中X線管旋轉的周次三、多層CT（一）螺旋因子螺旋因子=螺距/(成像層數(shù)×準直寬度)（二）層面選擇（三）重建算法1.優(yōu)化采樣掃描調節(jié)螺旋因子縮短采樣間隔。2.濾過內插法（四）應用特點：一次掃描獲得多個層面，成像速度快；檢查范圍大，病灶檢出率高，重建高質量的三維圖像，動態(tài)效果好。CTA效果好；特殊檢查的開發(fā)（灌注成像等）三、多層CT（一）螺旋因子三、多層螺旋CT1.探測器結構

z軸排列等寬、不等寬。多個數(shù)據(jù)通道。2.使用扇形X線束三、多層螺旋CT1.探測器結構四、CT技術的發(fā)展趨勢

（一）硬件的發(fā)展趨勢1.加快掃描速度螺旋電子槍2.提高圖像質量X線原探測器數(shù)目重建方式數(shù)據(jù)表達與顯示方法3.間化操作鼠標輸入觸摸方式4.提高工作效率聯(lián)機工作大容量儲存5.緊湊的機器結構高頻大容量計算機6.降低X線劑量接受適度噪聲。四、CT技術的發(fā)展趨勢

（一）硬件的發(fā)展趨勢（二）設備功能的發(fā)展趨勢1.血管成像CTA2.三維圖像重建SSD、MIP3.CT介入定位穿刺4.CT仿真內鏡5.CT在放射治療中的應用三維定位（二）設備功能的發(fā)展趨勢1.血管成像CTA雙源CT介紹PET-CT介紹PET結構回旋加速器功能等雙源CT介紹PET-CT介紹第四節(jié)安裝驗收

一、設備對機房的要求（一）機房設計1.平面布局掃描間40mm