CT构造及功能

1、第一章引言计算机断层成像computedtomographyP2传统断层成像的原理是：通过X射线源和胶片的相反方向运动，保持焦平面的A点位置不变，不在同一平面的其他点会生成直线段或扇形的阴影，并且强度降低，所以就可以达到很好的聚焦A点的效果。第二章预备知识P21高速电子轰击物质时产生X光子！X射线处于电磁波谱的高能端，高能短波。诊断X射线的波长大约是0.1-0.01nm,能量为12.4-124keV高速电子与靶材料相互作用，主要看三种相互作用：轫致辐射-由于带正点的原子核和带负电的电子之间的相互作用，引发高能电子围绕原子核发生偏转，电子突然减速引起轫致辐射。X射线也可以由其他带电粒子产生，如质

2、子或a粒子，但是X射线产生效率不如使用电子高。特征辐射高速电子与靶原子的内层电子碰撞时发生。轫致辐射一高速电子与原子核碰撞。代表可产生X射线能量的上限。P22X射线与物质的相互作用主要有三种：光电效应一该效应使不同组织之间对X光子具有不同的吸收，可以产生更大的对比度。较低的X光子能量对于区分低对比度的组织很重要。康普顿效应不能提供不同组织之间的对比对信息，在医用设备中尽量减小该效应。相干散射最近研究显示，相干散射可用于骨特性表征第三章图像重建P31CT成像过程流程如下本章的剩余部分包括反投影算法、扇形束重建、锥形束重建、迭代重建等等，看不懂i第四章和第五章想放到后面看，先把CT的主要组成部件、

3、结构、功能弄弄明白，然后再看重要的性能参数和图像的表征。第六章CT扫描机的主要部件X射线发生系统P106早期的CT普遍使用的是脉冲X光管，但后期脉冲X球管遭淘汰，因为脉冲X球管的占空系数小于100%，占空系数指的是X射线发射时间占整个运行时间的百分比。现在的CT普遍使用的热阴极设计的X球管。高压发生器在阴极达到预定的电压，致使热阴极释放出电子，轰击旋转的阳极靶，产生X光子。X球管一其阳极热容量成为衡量X球管质量的重要性能指标之一。由于电子轰击阳极靶产生X射线的效率很低，绝大部分都以热量的形式产生，因此阳极靶的温度非常高，为了防止被熔化：1阳极靶会以很高的速度旋转，并存在靶角（a=7）以增加轰击

4、面积。2阳极靶材料选择。传统做法是采用钼合金，焦迹上用一层钨-铼合金。新的设计使用钎焊石墨。3还有几种方法可以提高散热：阳极接地X线管；航天散热涂料；阳极直冷式X线管飞焦点X球管：在X线发生时，阴极发出的电子束在管外偏转线圈产生的磁场或电场控制下，沿靶盘焦点轨迹方向以一定频率，往返移动一定距离，在两个位置交替发生X线。提高了图像质量。高压发生器一其功率是指X线主电路的最大输出功率。随着CT扫描速度的提高，单位时间内输出剂量的提高，其发生器的功率也有向高处发展的趋势。高档机一般在50-60kw,中档机在35-45kw，低档机在20-30kw。其中，最高管电压关系到X线穿透力，关系到CT图像的对比

5、度分辨率；最大管电流关系到X线的输出剂量率，影响到采集速度和图像质量。现在普遍采用的是高频逆变高压发生器。X射线探测器和数据获取电子学P110探测器一早期的探测器使用高压惰性气体（常用疝气）。缺点：量子探测效率（QDE:被探测器衰减的入射X光子）低。现在使用的是耦合到光电二极管的固态闪烁体。用诸如HighLight等小块的闪烁体材料制成，其表面覆盖反射材料并耦合到一排光电二极管上。当入射X光子与闪烁体发生光电相互作用，由相互作用释放的光电子在闪烁体内通过一个短的距离后使其他原子上的电子受到激发，在受激电子回到基态时将发出可见或紫外光谱区域的特征辐射，并根据原子结构所确定的时间常数按指数规律衰减

6、。目前各生产厂家大多采用高效的固态稀土陶瓷探测器，这类探测器所采用的陶瓷闪烁体是由向主基体内有选择地固溶一定量的稀土和碱土离子而制成的，其转换效率极高而且余辉又极短，使X射线的利用率从原来的50%提高到了99%以上。重要参数初始速度、余晖、滞后和辐射损伤、空间一致性！DAS-数据获取系统，它的任务是将探测器输出的微弱信号经过前置放大、模数转换后送往计算机进行图像重建。其基本结构包括：前置放大器、对数放大器、A/D转换器、数字数据传输机架和滑环P114扫描架由机架部分和转动部分组成。机架部分-包括旋转控制、旋转驱动、滑环的碳刷、机架冷却、机架倾斜、层面指示。转动部分-包括X球管、准直器、探测器、

7、高压发生器、采集控制、x线系统的逆变器、滑环等。CT机扫描架的驱动方式主要包括皮带和线性电机直接驱动两种。皮带驱动优点是结构简单；缺点是稳定性差，噪声大，变速灵敏性差。直接驱动方式采用线性电机原理，在扫描架转动部分和固定部分的边缘，分别将线性电机线圈环形排列，通电后产生位移力即转矩，直接使转动部分转动起来。信号传输方式：滑环传输：滑环与碳刷的接触容易产生灰尘光电传输：光电发送和接受器件受粉尘的影响射频传输：理想的信号传输方式扫描架散热方式：一级水冷：二级水冷直接风冷准直器P115在CT中，准直器有两个作用：1减少病人不必要接受的辐射剂量2保证良好的图像质量。只前准直的单层CT,准直器决定了成像

8、平面的切面厚度。同时具有后准直的单层CT，切片厚度由后准直决定。但是多层CT的切片厚度由探测器孔径决定而不是准直器。过滤器平板过滤器或蝴蝶结式过滤器，由铜或铝制成。作用是过滤低能X射线！第五章重要性能参数空间分辨率的检测方法及影响因素空间分辨率(spatialresolution)又称高对比度分辨率(highcontrastresolution)，它是衡量CT图像质量的一个重要参数，是测试一幅图像的量化指标，是指在高对比度(密度分辨率大于10%)的情况下鉴别细微的能力，即显示最小体积病灶或结构的能力。它的定义是在两种物质CT值相差100HU以上时，能分辨最小的圆形孔径或是黑白相间(密度差相同)

9、的线对数，单位是mm或lp/cm。其换算关系为：5Flp/cm=可分辨的最小物体的直径(mm)。2.检测方法目前常用的检测CT空间分辨率的方法有以下几种：调制传递函数(MTF)的截止频率法。此函数将图像中对比度描述为一个空间频率的函数，而被照物中的对比度假定为100%，所以它描述了成像过程中对比度的降低，于是截止频率决定了分辨率的极限。此种方法都内置于CT机系统中，用于自检。系统可以自动计算并画出调制传递函数(MTF)曲线，由此得出MTF在百分数多少的线对值。MTF的百分数越低，线对数越高。有的厂家技术参数表中给出的是MTF=0%时的数据，即截止频率的数据，以显示较高的空间分辨率。但是截止频率

10、的线对数是没有实际意义的，一般应采用MTF=5%或MTF=10%来判断机器的空间分辨率。分辨成排圆孔大小法。可分辨的一组圆孔的大小，每组圆孔按彼此间的中心距离等于该组圆孔直径的2倍的方式排列。分辨线对数法。可分辨的一组黑白相间的线对的间距尺寸。不同线对数的线对卡,对应不同的空间分辨率。共有21组，即121lp/cm。检测步骤定位将模体置于扫描野中心，并使模体轴线垂直于扫描层面。将CT定位线定位于空间分辨率模块所在层的中心位置。设置扫描条件选取被测CT内置的标准头部条件；层厚10mm，若被测CT最大层厚小于10mm，则选取其最大层厚；视野(FOV)为25cm；扫描方式为单层轴向扫描。按设置好的条件进行扫描图像分析调出扫描出的图像，将窗宽调至最小(一般为0或1)，再调整窗位，找出能分辨清楚的最高一级线对，要求线对中每条线不能有断缺和粘连。从而得出空间分辨率，若低于5lp/cm，则判断此项为不合格。CT空间分辨率的影响因素探测器孔径的宽窄，孔径越窄，孔径转移函数越宽，空间分辨率就越高。焦点尺寸，因焦点小的X线管产生窄的X射线，可获得较高的空间分辨率。探测器之间的距离，它决定了采样间隔，间隔越小空间分辨率越高。在图像重建中选用的卷积滤波器的形式不同，空间分辨率也不同。X射线剂量、矩阵、层厚、像素大小，扫描装置噪声等对空间分辨率均有影响。层厚越薄，空间分辨