X线计算机体层设备概述.pptx

第六章 X线计算机体层设备第一节 概述 CT是计算机体层成像（computed tomography）CT横断扫描，无重叠图像；但空间分辨率低，密度分辨率高 一、基础知识回顾 CT的成像利用了X线具有一定能量和穿透能力的特性通过数据采集系统从不同方向对穿过被检体的X线进行采集，获得大量数据，由计算机利用这些数据重建出断面图像，最后以灰度图像显示出来南昌大学第二附属医院放射科一束单能窄束的X线通过物质时，其强度随深入物体的厚度x而按指数规律衰减 I=I0e-d穿过人体后形成不同的吸收值若每个体素厚度相同取X,则穿过物质后X线强度为 （1+2+n）=1/x lnI0/In要求得每个吸收系数，必须建立n个方程只要X线从不同方向穿过人体时，则获得不同方向的数据投影解n个方程，获得n个吸收系数值 图像重建1.直接反投影法 2. 迭代法 3.解析法 （傅氏变换法）重建图像南昌大学第二附属医院放射科CT值吸收系数是一个具有一定含义的物理量，用来表示物体的影像量不方便，英国工程师hounsfield引入CT值作为表达人体组织密度的单位 CT值（HU）=组织-水/水k水 0，骨 1000， 空气 -1000，软组织3050HU 南昌大学第二附属医院放射科二、发展简史 1963 美国 柯玛克(Cormack)解决CT图像重建的数学问题，1968 英国 EMI Hounsfield解决计算机重建问题， 19671970年由EMI公司实验室的Hounsfield博士提出。

1971年第一台CT机研制成功在Ambrose医生指导下实验处理一幅图像需要20分钟 1972 年4月Hounsfield 、Ambrose在英国放射学年会上宣读了CT成功的应用的论文，宣告CT的正式诞生1979年Hounsfield 获得诺贝尔医学和生理学奖南昌大学第二附属医院放射科1974年美国乔治城大学（George Town University）医学中心工程师Ledley设计了全身CT 此后，CT的设备与技术发展相当迅速，90年代以前，解决部位（由头颅发展到全身），95年以前，以解决扫描速度为主，旋转速度发展为亚秒级（0.5S以下），动态CT成为发展方向21世纪解决多层扫描2005年前动态扫描、双源CT使心脏扫描成为可能目前，融合技术使CT、MRI与PET的融合，使CT向功能方向发展南昌大学第二附属医院放射科 我省CT情况简介: 南昌大学二附医院第一台CT（GE8800）； 90年代后县级医院的二手CT成为热门； 目前，省级医院以64、128排CT 为主流，县级医院以双排、8排、16排CT为首选 江西省医院有双源CT和PET-CT九江171医院已在运行PET-CT 乡级医院及私人医院也在使用CT检查。

南昌大学第二附属医院放射科第一代CT 平移+旋转 （单束） 只能用于静止的器官，而且要求器官体积小，能够进入扫描架的孔径内，往往只能扫描头部，所以通常称之为头部专用机由1个X线管和23个晶体探测器组成，用笔形X线在某一角度平移穿过被检查者，获取240个平移数据；然后球管和探测器共同轻度旋转1度，再次测量数据，获得另一角度的平移投影数据，如此反复1800，获得一幅图像重建所需的数据（183240）但其射线利用率低，扫描速度慢，采集数据少，重建的数据质量差，早已被淘汰南昌大学第二附属医院放射科 第二代CT: （平移+旋转）由一个X线管和330个晶体探测器组成X线束采用扇形束（50200）这一代CT扫描仪不仅可以进行头颅扫描检查而且已经具备了全身CT扫描仪的能力扫描时间较第一代大大缩短1974年体部CT应用与临床 第三代CT: 采用旋转+旋转式，该CT 采用了较宽的扇形线束，可覆盖被扫描的截面，探测器也增加到300800个解决了前两代的直线平移运动的弱点，扫描时间也缩短到29.5秒采用了旋转阳极X线管）目前CT扫描形式基本上为第三代南昌大学第二附属医院放射科 第四代CT: 为固定+旋转式，探测器环绕机架360度固定排列，扫描时只有X线管做围线人体的旋转运动。

第五代CT: 静止+静止 有两种产品，一种动态空间重建机（DSR），另一种是电子速CT扫描仪电子速CT ( EBCT推出,EBCT采用电子素扫描环形阳极靶代替旋转运动的X线管，扫面速度很快，其扫一个层面的时间只需50mS，主要用于快速扫描的心脏检查,小儿及急诊断患者等DSR为影像增强电视CT，采用28组影增快速重建图像南昌大学第二附属医院放射科（五）螺旋CT 1985年滑环技术问世，1989年螺旋CT推向市场，在此后十余年，螺旋CT一统天下！ 1.部位的拓展 2.扫描速度（单螺旋扫描） 亚秒机的形成 3.多层面CT 单层、双层、16层、64层、 256层、320层 平板CT 4.双源CT 5. 融合CT技术的应用 PET-CT、PET-MRI南昌大学第二附属医院放射科三、基本组成整体结构：扫描架、扫描床、电器柜、控制台主机：X线发生装置、探测器、计算机、旋转部件、病人输送定位、冷却系统辅助设备：激光像机、工作站、高压注射器、介入定位系统总体组成概括为： 1.数据采集阶段 X线管 探测器 直准器 滤过器 对数放大器 模数转换器(A/D) 接口电路 2.图像重建阶段 计算机 磁盘机 D/A转换器 3.图像显示阶段 图像显示器 多幅照相机 接口电路南昌大学第二附属医院放射科南昌大学第二附属医院放射科南昌大学第二附属医院放射科南昌大学第二附属医院放射科第二节 扫描系统一、X线发生装置（一）X线管（固定阳极和旋转阳极）提高X线管负载，必须提高散热。

其方式有1.油循环冷却 常规CT, 11.5MHhuCT 球管2.阳极直冷式3.阳极接地式4.飞焦点技术 通过球管外的偏转线圈，使灯丝发射的电子改变 方向，在单位时间内形成多个焦点，产生多组数据，减少球管的负荷量南昌大学第二附属医院放射科5.主要性能指标 热容量和散热率(1)热容量和散热率 单片排 3.5mHU 双排 2mHU 16排 7.5 mHU 64排以上 8mHU 散热率 11.5mHU/S （2）使用寿命 扫描次数 20万次常规 扫描秒数 与旋转速度有关，在算次数螺旋 1012万曝光秒 使用寿命与那些因素有关？热容量、散热率、制造技术、使用与保养南昌大学第二附属医院放射科南昌大学第二附属医院放射科（二）高压发生器1.组成 与X线机相同2.工作方式 连续和脉冲方式3.保护措施 X线管的高压电源 调节范围广 输出稳定 (次级滤波闭环控制) 设置安全保护电路(过压和过流保护、过功率保护、断电保护、高压回路通断保护）南昌大学第二附属医院放射科二、准直器与滤过器（一）. 准直器 铅材料 作用：前直准器 控制扫描厚度；后直准器 减少散射线干扰 探测器的孔径要大于准直器的宽度前后准直器必须精确对准。

二）滤过器 又称补偿器 作用：1.吸收低能X线 2.提高X线硬度的均匀性 3.减少信号强度差 形状：契形南昌大学第二附属医院放射科第一 ，二代CT装置使用较大焦点管球，半影大，X线管前方需用准直仪，而准直仪使通过被查体的X线光子有45不能进入探测器第三代CT装置用小焦点管球，半影小没有必要使用准直仪，全部光子可进入探测器中，X线光子的利用率比第一，二代大23倍第四代CT，由于CT加快了扫描速度，要求球管的X光出线量大，X光球管比第三代的焦点大了很多，半影加大，准直器又重新安装到了CT上,并且准直器的出口光栏变成了可调式，可根据不同的扫描层厚改变光栏出口，以减少半影干扰，使图像更加清晰南昌大学第二附属医院放射科三、数据采集系统数据采集系统（Data Acquision System DAS）是扫描系统的重要组成部分，由探测器和数据处理装置组成作用： 将透射的X线转换为电信号，由A/D转换器转换为数字信号，送往计算机重建图像一）探测器（将透过人体的X线转换为电信号）1.特性 转换效率（DQE）、稳定性、响应时间、准确性、一直性（不同位置接受不同，但效果相同）还有余辉、几何特性（容易加工与排列）、动态范围大（105106）。

南昌大学第二附属医院放射科探测器介绍： 第一、二代CT装置的探测器用碘化钠晶体与光电倍增管组成碘化钠晶体探测器对X线的敏感度比胶片大100倍后来，改用氟化晶体和锗酸秘晶体这些晶体在X线照射时，产生与X线量成比例的可见光线，经光电倍增管放大，并由光能转为电流作为扫描信息而输入计算机晶体中常放入微量的增光或减少余辉的激活物质第三代CT装置的探测器主要用氙气电离室，第四代刚由闪烁晶体和光电倍增管组成(半导体探测器)和多晶硒平板探测器以及陶瓷探测器，并出现了多并列平板探测器南昌大学第二附属医院放射科2.种类（1）气体探测器 由惰性气体和气体电离室构成目前主要是氙气电离室 电离室中封入具有20个大气压的原子序数高的高压氙气，可提高捕捉X线光子的效果也有用氪(Kr)气制成多丝正比式，电极采用薄钨片，加直流电压电离电流会产生高温，隔板和信号电极也采用钨片优点：稳定性、响应时间、准确性、一直性好，无余辉、价格便宜缺点：恒温保证稳定性、检测效率低南昌大学第二附属医院放射科（2）固体探测器1）闪烁器与光电倍增管式碘化钠、氟化钙和锗酸铋都可用于闪烁器，属于无机结晶碘化纳对X线光子的检出率为100闪烁晶体产生荧光，照射到光电倍增管产生电流。

优点：体积小，可提高空间分辨力；几何效率高；X线剂量低缺点：余辉大；一致性差；易受温度影响南昌大学第二附属医院放射科2）稀土陶瓷晶体探测器 采用多晶硒陶瓷晶体探测器，因直接进行X线的光电效应原理工作，不存在余辉的问题，体积小重量轻灵敏度高，并可做成多排，X线球管一次曝光可同时采集多层信息，大大的减少了患者的受线量，从CT的整体扫描速度上有了成倍的提高，这项技术将成为今后CT发展的主流，由于这项技术还没有完全普及，制造技术还没有完全过关，并且探测器通道的增多也必须电路通道，与探测器相连的高速A/D转换器，浮点放大器目前技术含量也相当高，目前世界上也只有美国的DILOG公司一家生产，价格昂贵，所以目前多排探测器的CT价格很高，要到完全普及，还需要一定的时间南昌大学第二附属医院放射科优点： X线利用率高；光电转换效率高；余辉小；稳定性好，容易进行分割缺点：易受温度影响对探测器的性能应从以下几个方面进行评估：（1）温度特性 固体受影响小（2）噪声 气体噪声大（3）饱和现象 气体大（4）散射准直 气体大（5）剂量利用率 气体多南昌大学第二附属医院放射科（二）数据测量装置 由前置、对数放大、积分器、多路转换器、A/D转换器和接口电路组成。

四、扫描架和扫描床（一）扫描架1.旋转部分 X线管、冷却系统、准直器、滤过器、探测器、高压发生器和滑环等2.固定部分 底座、旋转电机、机架的控制系统等3）技术参数 扫描孔径 6570cm， 倾斜角度 20 30南昌大学第二附属医院放射科（二）扫描床由床面和底座组成，采用马架式升降采用光电编码计数，计算机控制技术参数：床定位精度小于0.1mm;承重 300kg 长度 2060mm；高度 0550mm；水平运行 01600mm；1m的误差5mm目前床面采用左右移动，适应多体位扫描南昌大学第二附属医院放射科第三节 计算机系统、图像显示和存储系统 一、计算机系统 通用计算机和阵列处理机 （一）主要功能 1.系统控制 2.图像重建 3.图像处理 4.故障诊断 （二）基本结构与特点 特点 内存大、运算能力强、精度高、速度快、具有一定的通用性南昌大学第二附属医院放射科（三）图像重建单元（四）计算机控制（五）软件1.基本软件 扫描控制、图像处理、显示和记录及故障诊断2.专用功能软件动态扫描、快速连续扫描、放大扫描、定位扫描、高分辨率扫描、平滑过滤、三维图像重建、定量骨密度测定等南昌大学第二附属医院放射科三、图像显示和存储系统由接口电路、图像显示器、多幅照相机（激光相机）、硬盘、光盘。