医学影像设备学CT

1、医学影像设备学CT机解剖与生理第1页CT机分代:第一代CT机:X线为单束,探测器数有单个或几个,运动方式平移加旋转,扫描时间长数分钟,头部.第二代CT机:X线为多束,探测器数有数个或几十个,运动方式平移加旋转,扫描时间数十秒,全身.第三代CT机:X线为扇形,探测器数有几百个扇形排列,运动方式旋转+旋转,扫描时间长数秒钟.第四代CT机:X线为扇形,探测器数有数百到几千个呈圆周状排列,提升了图像质量.运动方式为旋转.第五代CT机:电子束CT超高速型CT机(UFCT).扫描无机械旋转维护费用高.第2页（一）第一代CT（平移+旋转扫描方式）第一代CT由X线管和1-2个探测器（detector）组成。X

2、线束穿过和探测器同时直线平移运动。取得透射数据后，X线管和探测器围绕中心旋转1，做上次相反直线扫描运动。取得数据后，再旋转1，重复上述过程直到180，采集到数据组成平行投影值，即完成了数据采集过程。 第3页第一代CT（平移+旋转扫描方式） 第4页（二）第二代CT（平移+旋转扫描方式）第二代CT X线束改为扇形线束，由一只X线管和330个晶体探测器组成。由呈扇形排列多个探测器，每次平移后旋转角由1提升到扇面角度，扫描时间减至18s。为了提升图像质量采取240、360平移加旋转扫描，比第一代CT各项指标有提升，已具备了做全身CT检验条件。第二代CT主要缺点是：在扫描过程时间长，因为病人生理运动，易

3、产生伪影。第5页第6页第二代CT（平移+旋转扫描方式） 第7页（三）第三代CT（旋转-旋转扫描方式） 第三代CT扇形角较宽（3045），探测器增加到3001000个逐一依次无空隙排列。扫描时，X线管和探测器无直线平移运动，仅做围绕病人进行连续旋转运动即可。扫描时间可更短。优点：结构较简单，使用操作方便，可取得较理想CT图像。缺点：需对相邻探测器灵敏度差异进行校正，相邻探测器性能差异将产生同心环形伪影。第8页第三代CT（旋转-旋转扫描方式） 第9页（四）第四代CT（旋转-静止扫描方式）第四代CT含有更多（6004800个，分布在360圆周上）探测器。扫描时X线管做围绕病人一周旋转运动，而探测器则

4、固定不动。扇形线束角度也较大，扫描速度可达15s。其工作原理和第三代CT没有本质区分，仅是第三代CT一个变形。第10页第四代CT（旋转-静止扫描方式） 第11页（五）第五代CT（静止-静止扫描方式）第五代CT由一个电子束X线管、由864个固体探测器组成216阵列固定环内和一个数据采样、图像处理、数据显示计算机系统组成。每个固体探测器作为一个数据采集单元。它由一个X线可见光转换晶体、一个光电转换硅二极管和一个前置放大器组成。第五代CT适合用于心脏，查易动病人检验，是一个新型CT。其缺点是造价昂贵。 第12页电子束CT第13页第五代CT（静止-静止扫描方式） 第14页电子束CT第15页双源CT第1

5、6页各代CT比较第一代第二代第三代第四代第五代扫描方式笔束扫描扇束扫描运动方式平移/旋转方式连续扫描方式固定扫描时间3min10s2min2.8s10s1s10s更加快主要用途头颅扫描全身扫描，观察除心脏外脏器可用于血管造影和心脏造影第17页第18页二、现实状况与发展趋势滑环技术（slipring）螺旋扫描技术（helical scan）多层面螺旋扫描技术：2层CT、4层CT、8层、16层、32层、64层CT容积扫描（volume Scan）平板探测器CT机：锥形CT扫描机（cone beam CT）。排(层)发展:单排CT 双排CT64排CT平板（锥形）CT第19页锥形CT机面临难点是：克服

6、锥形线束伪影（cone beam artifact）；改进图像重建算法；提升大量数据处理速度；提升平板探测器性能；克服机械结构限制。第20页容积扫描第21页锥形CTTHREE-DIMENSIONAL 第22页 CT工作原理 X线CT扫描机能对人体进行横断体层成像，将各种组织对X线吸收系数以数字（CT值）表示出来。X线CT扫描机与常规X线体层摄影原理和成像方法也完全不一样，它没有纵向体层摄影时上下层含糊影像对目标体层影响，被检验层各点CT值经数学方法重建出来图像。第23页投影像第24页X线投影第25页第26页一、线衰减系数将X线束穿过人体一横断层面则对面探测器可取得该层面信息。借助于各组织对X线

7、含有不一样衰减系数特征来实现还原为该层面图像。X线在人体被衰减程度，按组织对X线衰减系数和组织厚度D以指数函数关系发生改变其式为: 或式中：I0入射X线强度；I为穿过病人衰减后强度；D为组织厚度，为线性衰减系数。第27页沿X线束穿过人体各组织密度普通是非均一。认为是由大量各不相同密度单元体所组成。单元体厚度为D，单元体被分割得越细小，其体内密度越靠近一致. 第28页二、工作原理需要从一个横断面许多视角射入X线，方便测得大量“衰减系数之和”，即所谓数据采集过程，随即建立n元一次方程组求解，即可得到各单元体衰减系数。若一幅图像有nm个像素，则需解nm个n元一次方程，方能求出一个层面各单元体衰减系数

8、。数据采集基本组成部分是X线管、滤过器、准直器和探测器， 第29页将计算出各单元体衰减系数过程称为图像重建。一幅图像最少由几十万至上百万个单元体（像素）组成。 不一样组织衰减系数之和可能相等示意图 第30页CT信号检测原理第31页投影图像重建第32页各组织CT值组织CT值组织CT值骨601800肝脏1680血3080乳房-120-50蛋白质2040脂肪-220-200灰质3040肺-950-180空气-1000水0第33页数据采集组成:是X线管、滤过器、准直器和探测器。为了从不一样视角获取数据，需要一个扫描机架。X线管、探测器围绕患者作360旋转，以获取大量原始数据。 第34页Housfiel

9、d unit (HU) :-1000AirCT number0500Water脂肪软组织造影剂骨Window WidthWindow Level0255WW decides what we see & WL decides the precision 第35页CT number-1000500The lower the WL, the lighter the image The narrower the WW, the higher the contrast第36页各组织CT值第37页CT-3D第38页基本组成1.数据采集系统：包含X线高压发生器、X线管、准直器、滤过器、探测器、扫描架、扫描床

10、、前置放大器及接口电路等。2.计算机及图像重建系统3.图像显示、统计和存放系统：包含显示器、摄影机、光驱等。第39页CT基本组成方框图 X线管准直器探测器X线高压发生器中央控制器及图像重建系统A/D图像显示统计存放显示器相机光盘存放工作站洗片机扫描架前置放大器第40页第41页CT扫描机整套设备第42页CT机基本结构第43页gantrytableOCinside OCPDU第44页机架床高压发生器控制台计算机从外表来看.控制台计算机床机架高压发生器X线-CT组成 第45页CT机架从内部看.球管探测器DAS*球管探测器DAS* Data Acquisition System(数据获取系统)X线-C

11、T组成 第46页一 数据采集系统 数据采集系统作用是将X线管辐射X线经滤过后再经准直器准直成扇形束，穿过受检体，探测器测得透射X线束强度，产生电信号，先前置放大并变换成电压信号，后把模拟电压信号经A/D转换器换成数字信号送给计算机处理。 第47页 数据采集系统组成包含X线高压发生器、X线管、滤过器、准直器、探测器、扫描架、扫描床和前置放大器及接口电路等。第48页数据采集系统（一）X线管线管是产生射线器件，普通由阴极、阳极和真空玻璃管（或金属管）组成。因为螺旋CT扫描需要长时间连续曝光，对球管散热率要求很高，采取大热容量球管，能延长连续曝光时间，为处理这个问题，各厂家都在不停地对球管进行改进。第

12、49页第50页数据采集系统X线管与X线机X线球管相比额定功率、热容量要大得多冷却装置采取高速旋转阳极(转速10000rpm以上)，以及油循环技术当前CT中使用X线管最大功率为100kW，最高热容量可达7.5MHu。栅控式X线管使扫描时X线管间断发射X射线，称为脉冲工作方式。栅控式栅控阳极X线管(即在X线管靠近灯丝附近做一个专门控制栅极)管电压和管电流必须有足够稳定度。CT扫描机中普通采取闭环反馈方法稳定X线管电压和电流，使其误差控制在0.010.05范围内。 第51页 X-Ray TubeI. 球管发展固定阳极（stationary anode）X线管（I、II代CT、牙科CT等）旋转阳极(r

13、otating anode)X线管（全身CT ）第52页II. X-Ray tube components and functions球管组成及功效球管组成Envelope 外壳Cathode 阴极 Anode 阳极 Protective housing X射线管防护罩 第53页Envelope 球管外壳Function：maintain vacuum 真空状态 确保电子在真空管内自由加速Demand：withstand tremendous heat (耐受高温), Minimize X ray absorption (降低X线吸收)Made of Pyrex glass（耐热玻璃） or

14、metal FramePyrex glass：很好隔热、绝缘性能Metal：绝缘性能提升、冷却好、耐用（适于CT）第54页Tube window ：A segment of glass that is thinner than the rest of the glass envelope.Contributes to inherent filtration： 0.5mm Al equivalency.第55页 Cathode阴极Two primary parts:Filament 灯丝Focusing cup 聚焦杯第56页The Filament function 灯丝功效When curr

15、ent (mA) is applied to the coil of wire, electron are ejected . 发射电子The Filament materials 灯丝材料usually made of tungsten 钨材料higher thermionic emission 高热电子发射率 high melting point 高熔点Append Thorium（钍） 增加电子发射率和延长灯丝寿命第57页Focusing cup 聚焦杯Contains a negative charge.负极Designed to repel(排斥) electrons and con

16、dense electron beam to small area on on focal track.聚焦抵达阳极电子；第58页第59页 The Anode Assembly 阳极组件Function：电子在阳极受阻，韧致辐射产生X线Type Stationary anode 固定阳极Rotating anode 旋转阳极第60页Stationary Anode X-ray Tube固定阳极X线管Used for dental x-rays, some portable imaging 牙科X射线、部分便携式成像设备Used when high tube current and power

17、are not required because they are not capable of producing high-intensity x-ray beams in a short time 不需在短时间内产生高强度X射线，所以用于球管电流和功率要求不高时第61页Rotating Anode X-ray Tube旋转阳极X线管Tungsten-rhenium alloy (铼钨合金)：弹性、寿命Molybdenum（钼）：高热容量Graphite（石墨）：更高热容量第62页The advantage of the rotating anode旋转阳极优点High Power 功率大

18、The effective size of Focus decrease 有效焦点变小第63页旋转阳极CT射线管采取油-风冷却方式.阳极靶面热能周围油高压油泵散热器冷却风扇到空气中.第64页大功率、高热容量和散热率X线管GE球管TOSHIBA球管第65页X- ray tubes 第66页X线管技术参数 (1) 球管型号与材料 (2) 阳极靶直径 (3) 球管阳极热容量 (4) 球管阳极最大散热量（5) 焦点数目（6) 焦点大小 (7) 阳极转速第67页Protective Housing X射线管防护罩 Made of lead & steel 由铅和钢制成第68页The function o

19、f Protective Housing ：Useful X-Ray beam 产生有用X线Provides mechanical support（支撑）for the tube and protects from rough handlingSome tubes contain oil that serves as an insulator against electric shock and as a thermal cushion- dissipate heatSome protective housing has cooling fan to air - cool the tube a

20、nd oil 第69页When x-rays are produced, they are isotropic emitted 各向同性发射X线useful or primary beamleakage radiation第70页The characteristics of x-ray tube球管特征Focal spot 焦点anode angle 阳极倾角heat capacity 热容量Heat dissipation 散热率第71页 Focal spot 焦点The area of the anodes target where x-rays are emittedThe smalle

21、r the focal spot the better the resolution of the resultant image第72页Dual Focus Arrangements 双焦点Most diagnostic tubes have two focal spots; large & small大焦点和小焦点第73页Dual-focus tubes双焦点 large small大焦点: 软组织或对比度分辨率大容积扫描小焦点: 薄层和高分辨率扫描第74页Focal spot penumbra effect 焦点与半影焦点尺寸、焦点到扫描物体距离 半影Sharp imageBlurred

22、 imagePenumbra effect第75页Flying spot size 飞焦点Philips：电场偏转Siemens：磁场偏转第76页Flying spot size 飞焦点控制电子束位移，在很短时间内在两个位置间移动发射X线，相当于多了一次采集或采集数量加倍；采样增加、空间分辨力增加第77页 Anode angle阳极倾角ANODEANGLEBOMBARDINGELECTRONSANODEANODE SHAFT 第78页有效焦点大小与靶面倾角 effective focal spot size vs anode angle ELECTRONS anode Focal spotEF

23、FECTIVEFOCAL SPOT EYEcathode第79页Heat capacity and heat dissipation热容量和散热率（冷却速率）Heat unit is how much heat an anode can store before damage occurs 热容量表示阳极损坏之前储热能力单位：HUkVp mA time rectification constantHeat dissipation means how fast a tubes anode cools down 散热率表示阳极冷却时间单位：HU/min第80页Heat capacity vs. a

24、node angle 热容量与靶面倾角For the same effective focal spot size, the heat capacity increases as the anode angle decreases 有效焦点一样时，热容量增大，阳极角度减小；HEATHEATEFFECTIVEFOCAL SPOT SIZEEFFECTIVEFOCAL SPOT SIZEELECTRONSELECTRONSANODEANODE450300第81页 New CT x ray tube（ Straton x-ray tube ）Medical Physics - September -

25、 Volume 31, Issue 9, pp. 2699-2706 A novel cooling principle on one hand，a novel beam control system on the other hand. 全新冷却原理和射束控制技术第82页Straton x-ray tubeProvides direct cooling of the anode with all bearings located outside the vacuum. 阳极和轴承置于真空之外，对阳极直接冷却；Eliminates the need for waiting times due

26、to anode cooling in clinical workflow. （无需等候冷却）第83页Straton球管与传统球馆不一样在于阴极和阳极一起固定在绝缘油中球管工作时，不单是阳极旋转，而是在马达带动下整个球管旋转；阳极后面直接靠在管壁上极易散热，冷却油经过循环直接将热带走；偏转线圈作用是使电子束到达适当阳极位置，轰击靶面产生X线；经过偏转线圈信号控制可改变焦点位置飞焦点。Straton x-ray tube第84页Tube Failure 球管损坏Tube arcing打火Filament breakage灯丝击穿Stator failure定子损坏Normal Anode Wea

27、r阳极击穿第85页 Generator purpose 高压发生器作用The generator produces high voltage and transmits it to the x-ray tube . This high voltage propels the electrons from the x-ray tube filament(灯丝) to the anode 发生器提供高压并将其传输到X线管，使得电子从球管灯丝抵达阳极Provide the heat current of filament 灯丝加热电流Time Control 控制X线曝光时间第86页 Generat

28、or form 发生器形状In the past, the high-voltage generator was a bulky piece of equipment located in a corner of the x-ray room 过去高压发生器是大致积设备，安置在X线室一角。CT scanner now use high-frequency generators, which are small, compact, and more efficient. It is located inside the CT gantry 如今CT扫描仪使用高频发生器，它体积更小，更紧凑，效率更

29、高。安装在CT机架内第87页In some scanners, the high-frequency generator is mounted on the rotating frame 安放在旋转架内Whereas in others it is located in one corner of the gantry and does not rotate 安放在机架一角固定不动第88页 Single kVp or variable kVp单项kVp 和 可变kVpA generator can have a single kVp or variable kVp outputkVp accu

30、racy is more easily achieved in single kVp systems 单kVp输出系统kVp更准确Variable kVp systems do allow for an increased capability to discriminate different tissues Variable kVp输出系统区分不一样组织能力提升第89页Generators have different power ratings, from 3 to 60 kW, these ratings enable a wide range of exposure techniqu

31、es to be selected, generally 80,100,120,130, 140kV, and 30,50,60,100,125, 150,175, 200mA; When using a variable kVp system, requires a very sophisticated generator（复杂发生器）第90页 Generator Pulse or ContinuousContinuous Generator 连续式发生器A “continuous on” generator requires less maximum power and permits m

32、ore photons to power and permits more photons to be used in the imaging process 连续方式对发生器最大功率要求较低，允许更多光子被激发，同时也就使得用于图象处理中光子数更多因为螺旋CT尤其是MSCT需求，现均采取连续式第91页Pulsed Generator 脉冲式发生器要求较高瞬时功率，并可在脉冲间歇时间内自动地进行每个测量通道零点校准投影数与被检测物体要求相匹配 脉冲方式能够利用适当发生器来切换从脉冲到脉冲X射线管电压，并能够在测量系统旋转一周时摄制出两幅不一样能量图像(连续工作方式却做不到这一点)。这是有效地应

33、用双谱线法主要先决条件。第三代广泛应用当前不再采取第92页（二）准直器有两个准直器，一个是X线管前端为前准直器，决定CT扫描层厚。一个是探测器端为后准直器，它狭缝分别对准每一个探测器，使探测器只接收垂直于探测器方向射线，尽可能降低来自其它方向散射产生干扰。为了在剂量不增加前提下，有效地利用X射线，探测器孔径宽度要略大于前准直器宽度。 第93页第94页第95页 准直器Purpose: 目used for collimating the x-ray beam to a desired width 用于校准X线束到期望宽度Types: 类型the tube collimator (Pre-patie

34、nt collimator) 球管侧准直器（前准直器）the detector collimator(Post-patient collimator) 探测器侧准直器（后准直器）第96页准直器可决定扫描层厚度：常见CT扫描层厚度为1mm、2mm、3mm、5mm、7mm、8mm、10mm。 第97页准直器X-RAY TUBE1 MM Cu FILTERBEAM LIMITTINGEARSPOST PATIENTCOLLIMATORDETECTORSLICE THICKNESSPLATESBEAM SHAPER(NOT IN TOMO M/EG)单层CT准直器7 mm5 mm3 mm2 mm10

35、mm(COLLIMATOR)第98页第99页Pre-patient collimator 前准直器Shape the beams 射束塑型Scan thickness 扫描层厚（单层面CT）The umbra ：uniformity 本影区均匀The penumbrae ：non-uniformity 半影区不均匀 Slice Profile第100页前准直器(Source Collimator) 前准直器：能够去除散射线，能够使X射线呈束状排列，能够调整层后扫描厚度。第101页前准直器第102页Post-patient collimator 后准直器Shapes beam also 射束塑型

36、helps to remove scatter 消除散射ensure constant beam width at detector 确保到探测器射束宽度一致可不用，如有前后准直器必须准确对准，不然产生条形伪影第103页后准直器(Second Collimator)位于探测器前面，主要作用是除去X射线被照射后产生散射线，结构简单。后准直器前准直器第104页后准直器(Second Collimator)第105页准直器原理辐射衰减物质，用以限制抵达探测器组件放射线角度分布空间定位，即仅局限于某一空间单元射线进入探测器，而其它部分射线则被屏蔽而不能进入探测器准直器材料选择对X射线吸收大，易于加工,

37、经济普通采取铅或含有少许锑、铋铅合金等第106页Different of Collimation method- - 上部下部Controlled slice width using addition element data線管Controlled slice width using beam trimmer第107页（三）滤过器吸收低能X线，这些低能射线对CT图像形成没有任何作用，不过却增加了病人照射剂量。使穿过滤过器和受检者投射线束能量分布到达均匀硬化。滤过器都采取低原子序数物质组成。第108页第109页滤过器第110页Two types of filtersFlat filter 平板

38、滤过器 copper or aluminum 铜或铝制成 to modify the x-ray spectrum uniformly across the entire field of view在整个FOV范围内射线能量均匀Bow-tie filter 蝴蝶结滤过器或楔形滤过器To reduce the dynamic range （降低动态范围）of the data acquisition system依据大人、小孩要做更换第111页第112页（四）探测器X 射线探测器(Detector)是一个将 X 射线能量转换为可供统计电信号装置。 它接收到射线照射，然后产生与辐射强度成正比电信号

39、。通常，探测器所接收到射线信号强弱，取决于该部位人体截面内组织密度。密度高组织，比如骨骼吸收 X 射线较多，探测器接收到信号较弱；密度较低组织，比如脂肪等吸收 X 射线较少，探测器取得信号较强。这种不一样组织对 X 射线吸收值不一样性质可用组织吸收系数 m 来表示，所以探测器所接收到信号强弱所反应是人体组织不一样 m值，从而对组织性质作出判断。第113页探测器是一个将射线能量转换电信号装置。 第114页探测器是很复杂器件。一个经典探测器包含：闪烁体、光电转换阵列和电子学部分。另外还有软件、电源等附件。CT探测器经历了从晶体探测器，气体探测器到稀土陶瓷探测器发展过程。第115页探测器发展钨酸镉晶

40、探测器 (CdWO4 )-70 年 代 高压氙气探测器 (Xenon)- 80 年 代 闪烁晶体探测器 (GOS)- 80 年 代 稀土陶瓷探测器 (ceramic)- 80 年 代 末“红宝石”探测器=石榴石晶体+磷化合物（ LefightSpeed CT750 HD ）第116页探测器第117页Aquilion detector第118页探测器性能1效率 是指它从线束吸收能量百分数。几何效率;吸收效率;总检测效率 。2稳定性 是指从一瞬间到另一瞬间探测器一致性和还原性，探测器需经常进行校准以确保其稳定性。3响应性 是指探测器接收、统计和抛弃一个信号所需时间。 4准确性 人体软组织及病理改变

41、所致衰减系数小改变。 第119页探测器类型 CT中惯用探测器类型有两种： (1)气体探测器 (2)固体探测器 1）晶体探测器 2）稀土陶瓷探测器 晶体探测器因为其响应速度慢，余晖时间长和射线漂移，已经不再适合螺旋CT。当前多排螺旋CT探测器基本都采取转换效率极高而余晖又极短、易于分割稀土陶瓷探测器。探测器功效是采集数据，判断探测器性能高低指标是每秒采集数据量。 第120页1. 固体探测器固体探测器是利用射线能使一些物质闪烁发光特征来探测射线装置。 因为此种探测器探测效率高， 分辨时间短，既能探测带电粒子，又能探测中性粒子；既能探测粒子强度，又能测量它们能量，判别它们性质。所以，固体探测器在 C

42、T 扫描机中得到了广泛应用。 第121页固体(闪烁)探测器 闪烁探测器是利用射线能使一些物质闪烁发光特征来探测射线装置。 第122页Solid State Detector第123页固体探测器前面加有反射层， 它是涂有白色氧化镁粉末铝盒。 它使闪烁晶体产生荧光光子能大部分反射到光电阴极上。 在晶体与光电倍增管间放置有机玻璃制成光导，并涂有硅油以确保良好光耦合。使用最普遍闪烁晶体是激活碘化钠(NaI)晶体。这种晶体密度大，对射线和 X 射线有较大阻止特征。它透明度和发光度都很高。但 NaI 晶体极易潮解，这是它致命缺点。NaI 晶体一旦潮解，探测器效率和能量分辨力均急剧下降，以致完全不能使用。在

43、实际应用中，碘化钠晶体被密封在一个铝制外壳内。第124页Scintillation 闪烁体Photon capture 电子俘获Light 光 Photo-diode 光电二极管Signal 信号利用光电倍增管将闪烁转换为电信号，再用电子线路和器件将它放大和存放下来。把发光物质即闪烁晶体和光电倍增管组合起来，便组成了闪烁计数探测装置。第125页第126页固体探测器结构第127页第128页2. 气体探测器气体探测器是利用气体(普通采取化学性能稳定惰性气体)电离原理，入射 X 射线使气体产生电离，经过测量电流大小来测得入射 X 射线强度。第129页Pressurised xenon gas 高压氙

44、气Ionization 电离Signal 信号 气体探测器X-ray第130页第131页气体探测器由一系列单独气体电离室组成。 各气体电离室上下夹面由陶瓷拼成。 每个气体电离室 X 射线入射面由薄铝板制成，两侧用薄钨片作为隔板分隔开，全部隔板相互连通，加上 500V 直流电压，起搜集电子作用。各个中心搜集电极引线接至对应前置放大器，气体电离室内充满氙气。当入射 X 射线进入各个气体电离室后，将气体电离，正离子由中心搜集电极接收，负离子(电子)被隔板接收。正、负离子定向运动形成电离电流。电离电流与入射 X 射线强度(光子数)成正比，很微弱，经前置放大器放大后，送入数据采集系统。电离电流会产生高温

45、，因而隔板和搜集电极均采取钨片。第132页隔板与 X 射线入射方向一致，起到后准直器作用，它可预防由被测病人产生散射线进入电离室。气体探测器光子转换效率比固体探测器要低。采取高压氙气能够增大气体密度，提升转换效率。但因为钨片机械强度有限，所以不能采取太高压力，这就限制了转换效率深入提升。但因为其几何效率高于固体探测器几何效率，因而实际上这两种探测器总检测效率大致相近。气体探测器中各个气体电离室是相互连通一个整体，处于相同气压、密度、纯度、温度条件下，因而有很好一致性。第133页 气体探测器由分散在很多隔间内部压力电离室组成。电离室上下夹面由陶瓷拼成；每个电离室两侧用薄钨片组成；电离室内充满氙气

46、； 各个中心搜集电极引线连至对应前置放大器，第134页气体探测器特征The deeper the gas chamber, the higher the pressure, the more efficient the detector;压力室越深，压力越大，探测器效率越高Tolerance to temperature and humidity; 耐温度、湿度Infrequent calibration requirements; 校准需求低Constant channel to channel response; 响应一致High X-ray geometric collection ef

47、ficiency; 几何效率高Cheap; 廉价Long term stability; 长时间稳定No afterglow; 没有余辉第135页BUT ！ Low efficiency 效率低Require High mAsWhen pressure decrease the detect efficiency decreased remarkably压力降低，探测效率显著下降 第136页气体探测器曾广泛用于单排CT，但伴随多排螺旋CT出现和发展，气体探测器已逐步被淘汰。第137页固体探测器&气体探测器第138页固体探测器VS气体探测器固体探测器：优点:灵敏度高,光子转换率高.缺点:相邻探测

48、器有间隙.X射线利用率低,晶体余辉时间较长,一致性差,受温度和湿度影响大.气体探测器：优点:几何利用率高,一致性好.缺点:灵敏度差,光子转换率低.第139页两类探测器特征比较 1）温度特征： 闪烁探测器 影响大 气体探测器 影响小 2）噪声： 闪烁探测器 小 气体探测器 大 3）饱和现象： 闪烁探测器 线性范围大不饱和 气体探测器 线性范围小，可出现饱和 4）散射线准直：闪烁探测器 需要 气体探测器 不需要 5）剂量利用率：闪烁探测器 利用率高 气体探测器 利用率低第140页（五）数据测量装置数据测量装置位于探测器陈列和计算机之间，它任务是将探测器输出微弱信号经过前置放大、模数转换后送往计算机

49、，供计算机进行图像重建。第141页DAS(Data Acquisition System) 1.前置放大器 将探测器输出信号进行预先放大。 2.对数放大器 X线吸收系数与检测到透射 X线强度之间存在对数关系，设置了对数放大器 ，使其输出信号正比于透射 X线强度对数。 3.积分器 每次采集信号是每个角度下X线光子总和。 4.多路转换器 各路积分器输出信号经多路转换器变成一路，使用共同ADC转变为数字信号。 5. 模拟/数字转换器（ADC） 将模拟信号转换二进制数字信号。 6.数字数据传输 经过接口电路采取数据线或光导纤维把数据传输到计算机和图像重建系统。第142页数据测量装置基本组成 第143页

50、X线管和检测器第144页 Gantry 机架 and Patient table 诊视床第145页Gantry 机架 床第146页（六）机架CT扫描机架是一个结构框架，内部有一个旋转扫描架，上面装有高压发生器和X线管，同时带有滤过器、准直器、探测器以及数字传输装置。在螺旋CT中，为了帮助冷却X线管运行时产生热量，机架内配有油-空气冷却热交换器。CT机架由两部分组成。 1. 旋转部分 2. 固定部分第147页X射线管高压系统冷却系统前准直器ROTOR STARTERAC INPUTMOTORCONTROLLER第148页前准直器探测器X射线高压发生器后准直器滑环扫描机架结构图第149页在机架上有

51、一个贯通扫描机架孔，称为扫描孔，借助于安放在扫描孔中激光束装置对病人进行扫描定位，部分CT扫描机直径可达78cm。CT扫描机架为了满足病人进行检验需要，机架能够做偏离垂直平面前后倾斜，伴随CT机型号不一样而不一样，普通在1230之间。第150页第151页第152页第153页冷却：开机后X线球管产生热量，且机架内含有众多组件，一些组件直接影响到机架周围温度，所以机架制冷要考虑机械设计：CT机械设计很严格旋转：机架旋转时产生离心力高要求旋转部分组件重量基本上都在4001000kg范围加速到每秒2圈旋转速度，集成到旋转轴承内线性驱动能够确保足够匀速运动。Gantry (机架)第154页（七）扫描床用

52、于扫描时按计划将病人输送到扫描野，并使预定扫描层定位于扫描平面。床面前端可安装头托，适应特殊需要时应用。庆体能够升降，方便于病人上下。1.床面材料 没有功效，透X线性能好，又要承重能力强，扫描床面为碳素纤维增强塑料制成。2.床面承重 要求达200千克。3.床面行程 要求有较大活动范围，普通200厘米。4.定位精度 要求床面定位精度达0.25毫米，以确保扫描层定位准确，重复性好。第155页5.最低高度 扫描床有升降功效 ，便于病人上下，最低35厘米。6.互锁功效 与扫描架互锁，确保床面或扫描架活动不会与对方发生碰撞、挤压病人。第156页扫描床扫描病人用载体,由床面和底座组成。第157页两个电机控

53、制：升降电机；水平移动电机。第158页升降电机第159页第160页二、计算机和图像重建系统CT扫描机整个系统都是用计算机来管理，通惯用计算机(又称主控计算机)执行系统管理、任务分配和外设控制等任务。详细内容是控制和监视整个系统扫描过程，并将采集数据送入存放器；CT校正和输入数据扩展；人机对话并控制扫描等信息传送；图像重建程序控制；故障诊疗和分析。同时。采取专用计算机(又称“列阵处理机”)来执行图像重建和处理。 第161页操作控制台与计算机第162页（一）主控计算机主要用于CT机系统控制，负责系统管理，图像数据储存，人机对话。普通用标准小型机或微型机。1.类型 主要分为专业级和PC级两种。当前多

54、层螺旋CT均采取专业级双核技术。2.内存 128M2G.3.硬盘 硬盘用于存放近期原始图像数据。硬盘大小决定了存放容量，现多用1070G,也有用多个硬盘组成硬盘陈列使用，以深入扩大存放容量。第163页4.磁光盘、光盘 用于永久性统计图像数据或原始数据。磁光盘，CD-R，能够接收并统计主控计算机传来数据，也能够将存放数据传回CT主控计算机，用CT软件对数据进行各种处理。5.接口 用于数据传输连接方式。常见有数字接口、DICOM接口和PC机USB接口等。6.不间断电源（UPS） 停电后可供给主控计算机工作1015min不等，确保计算机按正常程序关机，保护计算机硬件和软件不受损坏。第164页（二）重

55、建计算机处理数据量大高档CT设置图像重建计算机，是多CPU并行处理专用计算机。它接收控测器或磁盘传来原始数据，进行预处理和图像重建，图像数据送主控计算机存放。1.重建矩阵 重建图像时使用矩阵，它和重建范围共同决定像素大小，影响着图像空间分辨率，常见重建矩阵有512X512等。第165页2.重建时间 是指图像处理机使用采集数据重建出一幅CT图像需要时间。重建时间与重建矩阵大小相关，与处理器主频、内存配置相关。标准轴扫和螺旋扫描重建时间不一样。重建时间短，能够及时看到扫描图像，便于随时进行相关处理。第166页（三）软件系统CT设有两大软件系统：维修功效软件和诊疗功效软件。1、维修功效软件 用于CT

56、系统安装设置、调整、维护。此软件普通为设备工程师专用。经过CT维修功效软件，能够方便完成CT机安装验收检测，查看故障日志及报错代码等。第167页2、诊疗功效软件 包含：CT机基本应用软件，指各种CT均含有扫描、诊疗、显示和统计功效；图像基本处理软件，如定位扫描、目标扫描、快速连续扫描、平滑过滤、高分辨率扫描，各种测量等；后处理功效：因为扫描层厚达0、5mm，z轴方向分辨率提升，基本上到达了各项同性，所以各种后处理软件得到图像如同直接扫描图像一样良好。第168页专用功效软件1动态扫描（dynamic scan）软件 2快速连续扫描（fast continue scan）软件3定位扫描（scano

57、gram or scout）软件4目标扫描（object scan）软件5平滑过滤（smoothingcuppingfiltering）软件 6三维图像重建（three dimension imaging reconstruction）。7高分辨力CT（high resolution CT）软件8定量骨密度测定软件9氙气增强CT扫描软件第169页（四）工作站工作站早期称为独立诊疗台。1、用途 工作站主要用来作图像后处理。在扫描且图像重建完成后，图像后处理工作在工作站进行。在工作量较小情况下能够不设，即扫描到后处理、软阅读、出片等全部工作都在主控制台进行。第170页2、结构 即一台高配置计算机，

58、配用各种专用软件。它硬件配置包含CPU速度、内存容量、硬盘容量、CD-R、接口显示器。常见工作站是经过网络从主控制台传来数据，进行图像处理、诊疗，并可存放、传输、硬拷贝。新一个工作站称作并行后处理工作站。它与主控制台共享病人数据库，主动直接读取，消除了传送步骤，省时、方便。第171页三、图像显示、统计和储存系统计算机和图像重建系统提供数字图像，经过数/模转换(D/A转换)，显示器正在监视器上，能够经过激光打印形成胶片或者经过光盘刻录将图像统计在光盘上保留。未完成上述任务，CT扫描机上配置了图像显示、统计和存放系统。第172页图像存放,显示和统计磁盘(硬盘)光盘磁带或软磁盘显示器摄影机第173页

59、(一)图像显示系统-显示器CT图像显示系统是利用黑白监视器、彩色显示器、液晶显示器，图像显示是以不一样灰度等级显示，而非图像数据。通常512*512,1280*1024显示矩阵。第174页（二）图像存放系统CT是数字成像，能够以数字数据形式来存放图像，数字图像是以二维像素矩阵方式来存放。当前图像存放惯用磁盘或光盘来进行存放，图像存放优点是：方便图像处理和图像转换，降低图像丢失可能，缩小图像归档空间。第175页图像存放系统（储存介质）第176页（三）图像统计系统对CT图像胶片统计要求严格，要求图像有良好密度分辨率和较高空间分辨率，以区分组织在密度上细微差异和分别细微解剖结构，能满足这些要求有两类

60、胶片统计系统CRT型多幅相机和激光型相机。第177页摄影机种类干式打印机多幅摄影机激光打印机第178页1、CRT型多幅相机 阴极射线管(CRT)型多幅相机 利用电子束扫描阴极射线管把视频信号变为图像信号，显示在监视器屏幕上。经过光学透镜把屏幕上图像聚焦后依据需要显示幅数，投照在胶片对应部位使胶片感光，然后经过暗室处理形成一张CT影像胶片。当代CT基本不再使用这种统计系统。第179页阴极射线管型多幅相机XY第180页2激光型多幅相机 激光型多幅相机又称激光摄影机和激光打印机，当前广泛应用于CT、MRI、CR、DR、DSA、ECT等数字化设备，其用途和CRT多幅相机相同，但成像原理完全不一样。其工