最新国内外医疗器械实用维修手册-CT篇.pdf

第四篇 核磁系列 核磁系列 第四篇 核磁系列 - 987 -第一章 CT 机常见故障分析及检修方法 第一节第一节 CT 机的发展机的发展 我们通常所指的 CT 是 X 射线 CT，全称为 X 射线电子计算机断层摄影，简称为 CT， 是一种放射学成像方法， 它可提供人体横断切面的图像， 还可以把这些横断切面图像加起来 作三维图像重建尽管 CT 的基本原理几十年来已广泛使用，但直到 1973 年第一台计算机 断层 X 射线扫描机才应用于医学临床的检查从那时起，CT 扫描机已经经过五代的发展和 进步，所以，CT 机的发展通常以“代” （generation）来划分CT 机的分代主要以 X 射线球 管和探测器的关系、 结构、 探测器的数目、 排列方式和两者的运动方式来划分 实际上按 “代” 的划分并不能完全反映 CT 机性能的优劣， 因为 X 射线球管系统、 探测器的性能和计算机的 运算速度等硬件更为重要 一、CT 机的分代 （1）第一代 CT 机 X 射线为单射束，有单个或数个探测器，运动方式是平移加旋转， 扫描时间长达数分钟，临床检查只限于头颅扫描 （2）第二代 CT 机 X 射线为多射束，探测器从数个至几十个，运动方式还是平移加 旋转，扫描时间缩短到 18s 左右。

开始扩大到全身的扫描应用，但 I 临床运动伪影很明显 （3）第三代 CT 机 X 射线为扇形束探测器也相应呈扇形排列，其数目多达几百个 运动方式为旋转方式扫描时间一般为 2-5s，最快可达 1s临床应用功能也明显增加在 近两年所生产的滑环式 CT 机是第三代机型的一个突破 （4）第四代 CT 机 与第三代 CT 机基本相同只是在探测器的排列上为圆周状，固定 在扫描架四周，达到每半度一个探测器，为闪烁式晶体探测器，还有用一千多个探测器的， 主要是为了提高图像质量其运动方式为 X 射线球管旋转扫描时间也在 2s，重建 512× 512 图像的时间在 45s （5）第五代 CT 机 超高速机型 CT 机（ultra fast CT，UFCT） ，与以前的 CT 机已有根 本的区别 电影 CT（cine CT）较第三代、第四代 CT 机的扫描速度明显提高，可实时显像为了 减少毫安秒（主要是毫安）即 X 射线量，探测器改为稀土元素，主要用于心脏等检查但 效果并不十分理想， 目前也尚未广泛用于临床随着 UFCT 等的出现，估计电影 CT 不会 有很大的发展和提高 《最新国内外医疗器械实用维修手册》 - 988 -二、新型 CT 机的特，陛和临床应用 （一）滑环式 CT（cycle CT） 以往生产的 CT 机， 其球管系统的电力及信号传递都采用电缆来进行连接高压电缆和信 号电缆。

因此， 每作一次旋转扫描之后， 都必须使其球管作反方向旋转运动， 回到起始位置， 然后再作第二次扫描， 这样很明显影响了扫描速度的提高 而滑环式 CT 机其 X 射线球管系 统的电力和信号的传递均由高压或低压滑环装置来实现，使 X 射线球管只作一个方向的旋 转运动，大大提高了扫描速度滑环式 CT 机按其扫描形式划分又分为两大类 1.螺旋型连续式扫描 X 射线球管不停地作旋转运动，在扫描过程中持续发射 X 射线检查床（病人）则沿 扫描平面的垂直方向作水平匀速移动，速度为层厚的距离/s其球管的旋转速度一般为每秒 1 周，最短 0．6s1 周两种运动轨迹的组合，形成了螺旋形不间断式扫描在实际上这种 扫描方式所获得的 CT 图像不是一个标准的人体横断面图像其代表机型为德国西门子公司 生产的 SOMATOM-PLUS 系列的各种机型；滑环形式为高压滑环 2．间断式扫描 即 X 射线球管的运动方式与前述相同，扫描时间为 1s，检查床不动，此时球管旋转发 射 X 射线；检查床移动时间 1s，停止发射 X 射线这样是扫描一层完毕后，检查床移动一 次，临床上所获得的 CT 图像与普通 CT 图像是一致的，也是标准的横断面图像。

这种机型 比较多，其代表机型为美国通用电气公司生产的 GECTprospeed，此机型为高速滑环式另 外还有与上述机型相同的机器，有德国西门子公司生产的 SOMATOM AR．C、AR．T、 AR．HPCT 机，其滑环形式为低压滑环 3．螺旋型连续式多层扫描 目前，比上述性能更高的机器已经投入临床使用，为螺旋连续式多层扫描，每扫描一周 可采集多层数据，然后对数据进行处理和重建，即可显示扫描的多层图像，也就是人们所说 的多层螺旋也就是说在 X 射线球管每旋转一周所采集的数据可分多层进行处理和重建， 充分运用了计算机的高速运算和对大量数据进行处理的功能， 这样就大大提高了病人检查的 速度，减少了照射计量，是当前 CT 机的发展方向 从根本上讲，螺旋型连续式 CT 机为高速滑环式 CT 机的演变，其 X 射线球管的热容量 大，两者的原理是一样的螺旋型连续式扫描与间断扫描的区别在于，螺旋型连续式扫描时 检查床的移动一个是匀速运动；而间断式扫描时检查床是间断移动的，即扫描完一层，检查 床移动一次，其移动的距离就是扫描的层厚 另外，根据滑环结构以及所提供的电力情况，又分为高压滑环和低压滑环两种高压滑 环的 CT 机，其高压发生器与普通 CT 机一致，有专门的高压发生器在外面，通过高压电缆 连接到滑环上， 然后经过高压滑环输送到 X 射线球管内。

而低压滑环则是将高压发生器与 X 射线球管装在一起，成为一个整体，而且体积很小，安装在扫描机架内，并随扫描做旋转运 动，其电源只是由变压器输出的动力电连接到滑环上，然后通过滑环输送到 X 射线发生系 统这种机型是目前临床应用比较广泛的，而且扫描速度很高，都在 0．6s 的扫描速度 第四篇 核磁系列 - 989 -（二）UFCT 1984 年由美国 Imatron 公司率先研制成功，直到近几年才逐步用于临床，适用于心脏和 全身各部位的检查X 射线的产生采用最先进的电子技术（electronbeam technology） ，球管 的阳极与阴极分离，从阴极的电子枪发射电子束，经加速形成高能电子束，再通过聚集和磁 场偏转线圈，投射到呈 210°弧形的阳极靶面，产生 X 射线束，代替传统的机械性旋转，扫 描速度达到 50ms探测器则排列在与阳极靶面相对的位置其扫描方式有以下 3 种： 1．连续式扫描（cinema） 采用多靶和探测器环在极短的时间内完成多层面（8 个）和多幅图像（80 幅）扫描，适 用于心脏功能检查； 2．触发式扫描（flow study） 由门电路控制，分别用于心动周期的不同时相扫描，测定血流量； 3．容积式扫描（volume） 在一定的间隔时间内对感兴趣的脏器和部位进行扫描，用于形态诊断。

（三）PET/CT PET/CT 是 2001 年由美国 GE 公司首先研制成功的，是最新的全身 PET 扫描部分和螺 旋 CT 机的组合；CT 机除了可以独立完成诊断扫描、定位等功能外，还可以进行 PET 扫描 的衰减校正：利用一台计算机系统进行数据处理和图像重建，这种 PET/CT 的有机结合，也 同时提高了 PET 的诊断水平；这是目前影像学中在世界上最先进的机器目前，国内已有 10 台 PET 机器，但都是单纯的 PET，而不具备 CT 机和 PET 机器两者的结合今年，德国 西门子公司也研究出同类产品 CT/PET，各项性能指标以及硬件配置将会更好CT/PET 机 器能够提前做出肿瘤疾病的诊断 三、CT 机的发展和趋势 （一）扫描速度 CT 机的扫描时间在不断地缩短，经历了从低速到高速以及超高速的变化过程，以前的 机器结构要想提高扫描速度是很困难的，连接的高压电缆和信号电缆必须使旋转扫描的 X 射线球管回转到起始位置才能进行下一次扫描； 目前生产的滑环式 CT 机就不需要旋转的 X 射线球管回转的起始位置，可进行连续的一个方向旋转，其扫描速度已提高到 1s，最快 扫描速度现在已达到 0.6s；UFCT 扫描速度缩短至 50ms。

（二）计算机 计算机在 CT 机中的应用和发展可以说是最快的，一方面， 由于采用了大规模集成电 路，元器件的集成化和微型化程度越来越高，使 CT 机的计算机体积明显缩小，运算速度大 幅度提高：计算机体积由过去的一个房间那么大，缩小到现在还不到 1 立方米大小因此， CT 机所用计算机是向微型化发展，包括滑环式高速 CT 机，也多采用微型计算机；另外， 除了在提高扫描速度上作了较大的改进以外， 还运用计算机使采集的数据运算速度极快， 图 像的重建速度由数分钟缩短至数秒或实时完成，即扫描完一层，即可重建成 512X512 图像，《最新国内外医疗器械实用维修手册》 - 990 -也就是说在扫描过程中即可达到动态和实时显像的目的 （三）探测器 探测器的数量在增加， 其类型由原来的晶体型发展到气体型， 现在又由气体型向固体型 方向发展，并以高密度集成化排列，增加探测器的数量，缩小探测系统的体积目前使用的 滑环式 CT 机探测器数量有 704 个 （四）功能 由过去复杂的计算机操作和命令， 变成现在不断增加和扩大的功能键以及应用范围： 计 算机应用界面更完备，均设有对话窗，错误信息显示和报告，自动化水平在迅速提高，操作 程序更加简便。

（五）X 射线球管和高压发生器 X 射线球管的热容量在大大增加，以适应螺旋型快速扫描和动态扫描的需要高压发生 器的体积现在已做的很小， 由原来只能安装在扫描机架外面单独的高压发生器， 必须用高压 电缆连接起来，发展到现在安装在扫描机架内，与 X 射线球管装在一起，并随球管一起旋 转进行扫描，这种结构多用在低压滑环式 CT 机上另外，就是高压发生器单独安装在扫描 机架外面，其高压是通过扫描机架上的高压滑环连接到旋转扫描的 X 射线球管，这种结构 是高压滑环式 CT 机 （六）图像空间分辨率（spatial resolution） 在图像空间分辨率上已有了进一步的提高，从过去的 3mm 提高到 0．35mm在第 1、 2 代到第 3、4 代 CT 机中，空间分辨率的提高比较显著，而到了高速 CT 机和超高速 CT 机 之间，在分辨率上就无明显差别影响空间分辨率提高的因素有许多，以探测器的数量和质 量以及扫描矩阵的关系这些因素最为密切扫描矩阵已由原来的 128×128、256×256 提高 到 512×512，现在最高已提高到矩阵 1024×1024，原来的 128×128 和 256×256 矩阵已经 淘汰落后。

为提高空间分辨率除了上述分析的因素以外， 还有矩阵的提高与计算机的功能和 数据的处理关系密切 由于 CT 机以上几方面技术的不断改进，使得 CT 机在临床应用上更加方便自如，图像 更加清晰， 在各种冠状位、 矢状位和其他位置的扫描和重建都非常方便， 图像更加接近解剖， 并可做到三维重建、图像旋转以及伪彩色技术处理 第二节第二节 CT 机的基本结构机的基本结构 CT 机的基本结构包括：X 射线发生系统、X 射线探测系统、扫描机架、计算机系统、 图像显示和记录部分、操作控制台以及必要的附属设备其主要结构部分及相互关系如图 4-1-1 所示： 第四篇 核磁系列 - 991 -一、X 射线发生系统 X 射线发生系统包括高压发生器、X 射线球管、冷却系统及前准直器等这个系统的主 要目的是产生一个稳定的、高度准直的 X 射线束，即扇形束 （一）高压发生器 它是为 X 射线的产生提供一个稳定的直流高压，其高压值的大小直接影响 X 射线能量 值的变化，而 X 射线能量与吸收系数关系极为密切，因为只有在 X 射线能量稳定的情况下， 才能准确地反映被扫描物体的 X 射线吸收系数， 所以稳定的高压是 CT 成像质量的重要基础 之一。

在任何一种型号的 CT 机所应用的高压系统都必须采用高精度的反馈稳压措施，以达 到 CT 机的技术要求 （二）X 射线管 CT 机用的 X。