2009年版上岗考试指南CT成像技术篇.doc

第1章 CT成像技术概述nF9影像园XCTMR.com1.1 CT的发展和应用 nF9影像园XCTMR.com1.1.1 CT的发展历史nF9影像园XCTMR.com CT是计算机体层摄影（Computed Tomography，CT）的简称。nF9影像园XCTMR.com CT发明的时间、地点、人物和奖项如下所述。nF9影像园XCTMR.com时间：1972年4月，亨斯菲尔德（Houndsfield）和安普鲁斯（Ambrose）一起，在英国放射学研究院年会上宣读了关于CT的第一篇论文。同年11月，在芝加哥北美放射年会（RSNA）上也宣读了他们的论文，向全世界宣布CT的诞生。nF9影像园XCTMR.com地点：英国EMI公司实验研究中心。nF9影像园XCTMR.com人物：CT的发明人是亨斯菲尔德教授（Godfrey.N.Hounsfield，1919年8月28日生于英国诺丁汉，2004年8月12日逝世）（图1-1）。nF9影像园XCTMR.com奖项：亨斯菲尔德于1972年获得了与工程学诺贝尔奖齐名的McRobert奖。1979年亨斯菲尔德和在塔夫茨大学从事CT图像重建研究工作的考迈克（Cormack）教授一起，获得了诺贝尔医学生理学奖。nF9影像园XCTMR.com1.1.2 CT的应用范围 nF9影像园XCTMR.comCT主要用于医学影像学对疾病的诊断，另外，还用于工业、农业等方面。nF9影像园XCTMR.com在影像学的检查中，CT的检查几乎可包括人体的任何一个部位或器官。nF9影像园XCTMR.com CT检查由于密度分辨力高，可分辨人体组织内微小的差别，使影像诊断的范围大大扩大。nF9影像园XCTMR.com 注射对比剂后，CT能分清血管的解剖结构，观察血管与病灶之间的关系，以及病灶部位的血供和血液动力学的变化。nF9影像园XCTMR.com CT也可作穿刺活检检查，其准确性优于常规X线透视或超声的定位穿刺。nF9影像园XCTMR.com CT还可帮助制订放射治疗计划和放疗效果评价。nF9影像园XCTMR.com CT还可作各种定量计算工作。如心脏冠状动脉钙化和骨矿密度测量的测量。nF9影像园XCTMR.com CT的三维成像图像质量高，可用于帮助临床的诊断和颌面部整形外科手术。nF9影像园XCTMR.com1.1.3 CT的优点和缺点nF9影像园XCTMR.com CT图像的优点nF9影像园XCTMR.com 真正断面图像：与普通X线的层面影像比较，CT得到的横断面图像层厚准确，无层面以外结构的干扰，图像清晰，密度分辨力高。nF9影像园XCTMR.com密度分辨力高：一般，CT的密度分辨力要比普通X线屏片摄影高约20倍。nF9影像园XCTMR.comCT的密度分辨力较高的原因是：nF9影像园XCTMR.comCT的X射线束透过物体到达检测器经过严格的准直，散射线少；nF9影像园XCTMR.comCT机采用了高灵敏度的、高效率的接收介质；nF9影像园XCTMR.comCT利用计算机软件对灰阶的控制，可根据诊断需要，随意调节适合人眼视觉的观察范围。nF9影像园XCTMR.com 可作定量分析：CT能够准确地测量各组织的X射线吸收衰减值，通过各种计算，可作定量分析。nF9影像园XCTMR.com 可作图像后处理：借助于计算机和某些图像处理软件，可作病灶的形状和结构分析。采用螺旋扫描方式，可获得高质量的三维图像和多平面的断面图像。nF9影像园XCTMR.com CT的缺点nF9影像园XCTMR.com极限空间分辨力仍低于普通X线摄影。目前，中挡的CT机其极限分辨力约10LP/cm，而目前高挡的CT机其极限分辨力约为30LP/cm或以上。普通X线增感屏摄影的空间分辨力可达1015LP/mm，无屏单面药膜胶片摄影，其极限分辨力最高可达30LP/mm以上。nF9影像园XCTMR.comCT的定位、定性诊断只能相对比较而言，其准确性受各种因素的影响。在定位方面，CT对于体内小于1cm的病灶，常常容易漏诊。在定性方面，也常受病变的部位、大小、性质、病程的长短、病人的体型和配合检查等诸多因素的影响。nF9影像园XCTMR.comCT的图像基本上只反映了解剖学方面的情况，较少有脏器功能和生化方面的资料。nF9影像园XCTMR.com1.1.4各代CT机的结构特点nF9影像园XCTMR.com 上世纪80年代末螺旋CT发明之前，CT的发展通常以代称呼（图1-2、图1-3），而螺旋CT出现后，CT的改进和发展则不再以代称呼。以下是各代CT和螺旋CT的基本特点概述。nF9影像园XCTMR.com第一代CT机nF9影像园XCTMR.com第一代CT机为旋转-平移扫描方式，多属头颅专用机。X射线管是油冷固定阳极，扫描X射线束为笔形束，探测器一般是二到三个。扫描时，机架环绕病人作旋转和同步直线平移运动，X射线管每次旋转1，同时沿旋转反方向作直线运动扫描。下一次扫描，再旋转1并重复前述扫描动作，直至完成180以内的180个平行投影值。这种CT机结构的缺点是射线利用率很低，扫描时间长，一个断面需35分钟。nF9影像园XCTMR.com第二代CT机nF9影像园XCTMR.com第二代CT机仍为旋转-平移扫描方式。扫描X射线束改为520的小扇形束，探测器增加到330个，平移扫描后的旋转角度由1提高到扇形射线束夹角的度数，扫描的时间缩短到2090秒。另外，第二代CT缩小了探测器的孔径、加大了矩阵和提高了采样的精确性等，改善了图像质量。这种扫描方式的主要缺点是：由于探测器排列成直线，对于扇形的射线束而言，其中心和边缘部分的测量值不相等，需要作扫描后的校正，以避免伪影的出现而影响图像的质量。nF9影像园XCTMR.com第三代CT机nF9影像园XCTMR.com 第三代CT机改变了扫描方式，为旋转-旋转方式。X射线束是3045宽扇形束，探测器数目增加到300800个，扫描时间缩短到29秒或更短。探测器阵列排列成彼此无空隙的弧形，数据的采集以X线管为焦点，随着X线管的旋转得到不同方位的投影，由于排列方式使扇形束的中心和边缘与探测器的距离相等，无需作距离测量差的校正。该扫描方式的缺点是：扫描时需要对每一个相邻探测器的灵敏度差异进行校正，否则由于同步旋转的扫描运动会产生环形伪影。nF9影像园XCTMR.com第四代CT机nF9影像园XCTMR.com 第四代CT机的扫描方式只有球管的旋转。X射线束的扇形角达5090度，因此也减少了X线球管的负载，使扫描速度可达15秒。探测器更多达6001500个，全部分布在360的圆周上。扫描时，没有探测器运动，只有球管围绕病人作360的旋转。与第三代CT机扫描不同，在第四代扫描方式中，对于每一个探测器来说所得的投影值，相当于以该探测器为焦点，由X射线管旋转扫描一个扇形面而获得，故此种扫描方式也被称为反扇束扫描。nF9影像园XCTMR.com第五代CT机nF9影像园XCTMR.com第五代CT机又称电子束CT，它的结构明显不同于前几代CT机。它由一个电子束X射线管、一组由864个固定探测器阵列和一个采样、整理、数据显示的计算机系统构成。最大的差别是X射线发射部分，包括一个电子枪、偏转线圈和处于真空中的半圆形钨靶。扫描时，电子束沿X射线管轴向加速，电磁线圈将电子束聚焦，并利用磁场使电子束瞬时偏转，分别轰击四个钨靶。扫描时间为30ms、50ms和100ms。由于探测器是排成两排216的环形，一次扫描可得两层图像；还由于一次扫描分别轰击四个靶面，故总计一次扫描可得八个层面。 螺旋CT扫描机nF9影像园XCTMR.com螺旋CT机改变了以往扫描方式，扫描机架是连续、单向的旋转（图1-4）。射线束仍为大扇束。单层螺旋CT的螺旋扫描时间通常是1秒，而多层螺旋扫描的目前最短时间为0.33秒。单层螺旋CT的探测器数目与第三代CT机相比没有数量的增加和材料的改变，但是多层螺旋CT的探测器不仅在数量上有较大的增加，而且改用了超高速的稀土陶瓷，使射线的利用率大大提高，从原来的50%左右上升到99%。射线束角度没有什么大的改变，同以往的非螺旋CT扫描机。扫描层次在单层螺旋机中仍为每次一层，在多层螺旋机中一次旋转可达4层、8层、16层、64层甚至更多，结合层厚、扫描通道的组合运用，已可满足动态器官心脏等成像的需要。单层螺旋CT只是提高了连续扫描的能力，而多层螺旋CT不仅扫描速度快、覆盖范围大，而且几乎能进行人体所有器官的扫描检查。nF9影像园XCTMR.comnF9影像园XCTMR.com表1-1 各代CT扫描机的主要特性nF9影像园XCTMR.com 第一代 第二代 第三代 第四代 第五代 螺旋CTnF9影像园XCTMR.com扫描方式 旋转-平移 旋转-平移 旋转-旋转 旋转 静止 连续旋转nF9影像园XCTMR.com射线束 单束扫描 小扇束 大扇束 反扇束 动态空间重现 大扇束/孔束nF9影像园XCTMR.com扫描时间 5分钟 2090秒 29秒 15秒 30100毫秒 0.331秒nF9影像园XCTMR.com探测器数量 23个 330个 300800个 6001500个 864个 单，800个左右nF9影像园XCTMR.com 多，537630464nF9影像园XCTMR.com射线束角度 - 520度 3045度 5090度 3045度 3045度nF9影像园XCTMR.com扫描层/次 1 2 1 1 8 1256层nF9影像园XCTMR.com应用范围 头部 头部 全身 全身 心等动态器官 单，全身。nF9影像园XCTMR.com 多，全身及 动态器官。 nF9影像园XCTMR.com1.1.5 CT的发展趋势nF9影像园XCTMR.com1983年,美国Douglas boyd博士开发出超高速扫描的第五代CT电子束CT(Electron Beam CT，EBCT)并应用于临床。用电子束的扫描替代了机械运动扫描，使扫描速度提高到毫秒级，使心脏、大血管及冠状动脉疾病的影像检查成为现实。nF9影像园XCTMR.com 1985年，滑环技术应用于CT设备，使CT的扫描实现了单方向连续旋转扫描。nF9影像园XCTMR.com 1989年，在滑环技术的基础上螺旋扫描方式问世，缩短了病人检查时间，而且使各种三维后处理图像(如CT血管造影、仿真内窥镜技术等)更为精确。nF9影像园XCTMR.com1992年，ELSCINT公司研制成功双层螺旋CT（CT TWIN），开创了多层螺旋扫描的先河。nF9影像园XCTMR.com1998年，Philips、Siemens、GE、Toshiba四家公司同时推出多（4层）螺旋CT，扫描速度提高到每一次旋转0.5秒。nF9影像园XCTMR.com2001年，16层螺旋CT研制成功，扫描1周能同时获得16幅0.75mm层厚的图像。nF9影像园XCTMR.com2003年，64层螺旋CT在北美放射学年会上正式发布和投入临床使用。nF9影像园XCTMR.com2005年，西门子推出首台双源和双探测器系统的CT扫描仪。nF9影像园XCTMR.com2007年，东芝、飞利浦和西门子公司在北美放射年会上分别同时推出320、256和128层多层螺旋CT扫描仪。nF9影像园XCTMR.com由于近10年来CT技术的飞速发展，使CT不管从检查方法还是诊断模式都发生了巨大的改变。具体表现有以下几个方面：nF9影像园XCTMR.com扫描快、层数多、层厚薄，使CT的检查范围进一步扩大nF9影像园XCTMR.comCT的扫描速度在非螺旋CT时最短是周/1s。单层螺旋CT的层/秒时间虽未缩短，但由于扫描方式的改变，缩短了扫描周期，使单位时间内的病人检查数量提高。nF9影像园XCTMR.com至4层螺旋CT，扫描时间缩短到周/0.5s，其单位扫描时间的图像获得率又有所提高。16层CT的扫描时间则缩短为周/0.42s。而目前的64层CT的扫描时间更是缩短到了周/0.33snF9影像园XCTMR.com由于层/秒的扫描时间缩短，使CT能做一些运动器官的检查，如4层以上CT的心脏检查。一次旋转图像获得率增加，更使CT的检查范围扩大，如大面积创伤病人，可以在短时间内获得从胸腔至盆腔大范围扫描。nF9影像园XCTMR.com另外，扫描速度提高，也改变了某些部位、器官的检查方法，如肝脏增强CT扫描，现在的多层螺旋CT扫描，一次检查可以做肝脏的三个期甚至四期的扫描，使影像检查对某些疾病的诊断准确性又提高了一步。 8层、16层或64层甚至256层CT由于扫描层厚更薄，一次旋转获得的层厚总数大大增加。因而一个部位或器官的检查往往可获数百甚至上千层图像。因为图像数量急剧增加，产生了一种新的诊断模式CT图像后处理诊断模式。nF9影像园XCTMR.com分辨力高、计算机快，促进了图像后处理技术的发展nF9影像园XCTMR.com目前4层螺旋扫描的横向分辨力已达到0.5mm，纵向分辨力达到了1.0mm；16层螺旋CT的横向分辨力也是0.5mm，纵向分辨力达到了0.6mm，基本达到了各向同性；而新近推出的64层螺旋CT的横向和纵向分辨力分别达到了0.3mm和0.4mm。nF9影像园XCTMR.comCT计算机图像处理的速度越来越快。目前16层CT横断面的图像重建可达6幅/秒，64层CT可达40幅/秒。nF9影像园XCTMR.com由于CT的扫描层厚更薄以及纵向分辨力的改善，使后处理各种方法图像的质量更高，其中多平面重组已可作为横断面图像的补充，甚至可完全替代横断面的图像。nF9影像园XCTMR.com计算机软、硬件技术的发展和普及，对CT图像后处理技术的发展起了推波助澜的作用。nF9影像园XCTMR.com以前CT横断面CT图像的阅读和诊断只掌握在小部分影像诊断医师手中，其他临床各科的医师绝大部分无法读懂。扫描层厚更薄、图像质量的改善和成像模式的改变推动了图像后处理技术的发展。nF9影像园XCTMR.com1.2专用和临床研究型CT扫描仪 26P影像园XCTMR.com1.2.1 CT透视扫描仪26P影像园XCTMR.com CT透视扫描仪的启用与发展26P影像园XCTMR.comCT透视扫描仪于1993年由日本Fujita保健大学保健科学学院（Fujita Health University, School of Health Science）的Katada医师首先提出。其后在Toshiba公司CT开发部的支持下，第一台CT透视机研制成功，并在1994年的北美放射年会上发表了他们临床应用的论文，同时推出了第一台CT透视机产品。目前，世界上的四大CT机制造厂商（Toshiba、GE、Siemens和Philips）都能生产CT透视机。26P影像园XCTMR.comCT透视机自1996年推出以来，它的市场占有率迅速上升，临床应用的范围也迅速扩展。它除了可作常规的穿刺外，还可以作囊肿等的抽吸、疼痛治疗（脊髓腔注射镇痛药物）、关节腔造影、吞咽功能和关节活动的动态观察等。它的图像质量不亚于非螺旋CT，但辐射剂量却有所降低。26P影像园XCTMR.com CT透视扫描仪的特点26P影像园XCTMR.comCT透视是一种连续扫描成像的CT装置。在第三代滑环式扫描CT机的基础上，采用连续扫描、快速图像重建和显示，实现实时CT扫描成像的目的。26P影像园XCTMR.com扫描数据采集部分采用了滑环结构，机架孔径是72cm，扫描野范围是1840cm，高频X线发生器，球管的热容量为7.0MHU。操作台和监视器设计为床边式，操作台上可作床进出、床面升降及机架倾斜等各种操作。监视器端并接了一个录象机，可在必要时作录像用。26P影像园XCTMR.com球管电流(mA)的选择范围是3050，电压(kVp)的选择范围是80120。此外在CT透视模式时，可加用专用的滤过器，能使病人辐射剂量减少50%。层厚的选择范围是1,2,3,5,7,和10mm，为控制辐射剂量，最长连续透视时间设置为100秒，可重新复位后继续使用。26P影像园XCTMR.com有的CT机是采用装配C形臂的方式，以方便穿刺的操作需要。如Philips(Marconi)公司的PQ6000 CT机可专门配有被称为FACTS(fluoro-assisted CT system, FACTS)的C形臂，该C形臂采用球管和一个平板探测器相连，探测器被称为非晶体硅数字探测器，成像质量良好，C形臂还可转向至侧位，能适应不同穿刺检查的需要。26P影像园XCTMR.com CT透视扫描仪的应用26P影像园XCTMR.comCT透视扫描仪主要被用于活检穿刺。常用的非螺旋CT和螺旋CT的最大缺点是无法做到实时显示，这给穿刺工作带来很大的不便，特别是胸、腹部部位的穿刺，由于受呼吸运动影响，非螺旋CT扫描方法很难准确定位。目前的CT透视机，每秒能获得58幅图像，基本上达到了实时显示的要求。26P影像园XCTMR.comCT透视扫描的原理26P影像园XCTMR.comCT透视的基本原理涉及以下三个方面：快速连续扫描、高速图像重建和连续图像显示。快速连续扫描技术的基础是滑环技术和扫描机架的连续旋转，因而能够实现了CT透视。在每一层CT透视图像扫描时，检查床是相对固定的，所以尽管显示器上显示的是连续的图像，但实际上它是由一连串横断面的图像组成。26P影像园XCTMR.com透视图像成像的基本原理是，当第一次扫描机架旋转360后，计算机随即重建产生一幅横断面图像，以后连续扫描每旋转60的图像数据，替代前一幅图像中同一位置60内的原扫描数据重建一幅图像，接着在下一个60重建另一幅图像，完成360后再开始新一轮的循环，所以在CT透视方式中，只有第一幅图像是采用一次360扫描数据，而以后的图像只采用了60的新扫描数据和300旧扫描数据。26P影像园XCTMR.com CT透视扫描的图像重建26P影像园XCTMR.com专用图像重建处理的硬件设备主要有快速运算单元、高速存储器和反投影门控阵列处理器，这些硬件设备都安装在图像重建处理单元内，和计算机主机一起执行数据的并行处理运算。图像的显示通常采用电影显示模式，显示分辨力可以是512512或10241024。26P影像园XCTMR.com高速的图像重建采用了不同的图像重建算法和专用的重建处理硬件。螺旋CT扫描是采用了数据内插算法，该算法能去除检查床移动产生的运动伪影，而实时CT透视连续扫描不采用内插法，所以运动伪影在所难免，但因为穿刺前诊断都已明确，少量的伪影也无妨大碍。26P影像园XCTMR.comCT透视主要是采用60数据替代方法重建图像。当第一幅图像1.17秒显示后，以后每隔0.17秒显示一幅新的图像，为了加快显示速度图像的重建采用256256矩阵。26P影像园XCTMR.comCT透视扫描的操作26P影像园XCTMR.comCT透视操作，由于病人和工作人员都暴露在射线照射范围内，射线的剂量控制也是一个重要的问题。目前这类设备中，通常都采用床下球管设置和专用的X线滤过器，此举约可减少病人皮肤射线剂量50%。同时，采用低毫安、短时间也是减少辐射必不可少的措施。26P影像园XCTMR.com 1.2.2电子束CT扫描仪26P影像园XCTMR.com电子束CT扫描仪的由来26P影像园XCTMR.com非螺旋CT机包括单层螺旋扫描CT机都无法作运动脏器（如心脏）的成像（多层螺旋CT除外）。前些年曾生产出了具有亚秒速度的CT机，或称为超高速CT扫描机则弥补了这方面的缺陷。超高速CT扫描机有两种类型，一种被称为动态空间重建扫描仪(dynamic spatial reconstructor, DSR)，另一种被称为超高速CT扫描仪(imatron ultrafast CT scanner)，这种类型的CT机由于硬件结构的不同，以及扫描的方式不同，又被称为电子束CT(electron beam CT, EBCT)。26P影像园XCTMR.com电子束CT的研究始于1979年，当初仅限于实验室使用。1983年，Imatron公司生产了第一台能用于心血管检查的电子束CT扫描仪。那时，该扫描仪也被称为“心血管断层扫描仪”和“电影CT扫描仪”。26P影像园XCTMR.com电子束CT的主要目的是，用于像心脏这类动态器官的高分辨力成像。因为它的扫描时间仅为非螺旋CT的十分之一，所以可消除运动器官的动态伪影，并且也可用于人体其它脏器的检查。26P影像园XCTMR.com电子束CT和非螺旋CT的比较26P影像园XCTMR.com严格地说，电子束CT和非螺旋CT相比有三大差别：26P影像园XCTMR.com电子束CT是基于电子束偏转技术产生X射线，而并非使用通常的X线球管；26P影像园XCTMR.com扫描过程中没有扫描机架的机械运动；26P影像园XCTMR.com和非螺旋CT相比，图像获得的方式有本质上的差别。26P影像园XCTMR.com电子束CT的基本结构26P影像园XCTMR.com电子枪26P影像园XCTMR.com电子束CT扫描仪的一端是一个电子枪，它能产生130kV的电子束。电子束产生后，经过加速、聚焦并根据电磁线圈的设计角度偏转，撞击在靶面上。靶面是一个固定的环，半径90cm，弧跨度210度。扫描时电子束沿着环运动，靶环可单个或以任意序列工作，无散热问题（通常X线球管工作时会产生热量）。电子束撞击靶面后，产生X射线。然后，准直器将X线束调节、准直成扇形束通过病人。病人位于直径47cm的扫描野范围内，透过病人的X射线落到正对于靶环的探测器阵列上，形成扫描数据。26P影像园XCTMR.com机架26P影像园XCTMR.com电子束CT机架的孔径是78cm，深度是45cm。和非螺旋CT一样，检查床能作上下和进出运动。另外，检查床还能作25度的倾斜。病人的定位可借助于安装在机架内的激光定位装置。电子束CT有三种扫描模式：连续扫描模式、触发扫描模式和容积扫描模式。连续扫描模式用于一般的临床检查，触发和容积扫描模式分别用于血液动力学和器官的容积扫描成像。每一种扫描模式都可采用单层或多层扫描方式。26P影像园XCTMR.com探测器26P影像园XCTMR.com探测器阵列由两个分立的环组成，半径和弧跨度分别为67.5cm和210度。第一个探测器环内有864个探测器，其中半数（432个）延伸到第二个探测器环内。这种探测器阵列排列方式的作用是，当使用一个靶面时，可获得两幅扫描图像；而四个靶面同时使用，一次扫描可获得总共8幅图像。26P影像园XCTMR.com电子束CT的探测器由固体的发光晶体组成，并耦合到一个光电两极管上，再通过电路连接到前置放大器。来自于探测器阵列的扫描数据被送往数据采集系统。数据采集系统(DAS)的作用是，将探测器阵列获得的扫描数据实行光电转换和数字化。数字化后的扫描数据可暂存于计算机的内存中，根据需要，可依次送给计算机作图像处理。该计算机的内存通常可临时存储80幅图像数据。 计算机系统26P影像园XCTMR.com电子束CT的计算机系统在多层扫描模式时，能以4秒的速度重建256256矩阵的图像；在单层扫描模式时，能以1012秒的速度重建512512矩阵的图像。上述两种扫描模式，重建视野为947.5cm。计算机的硬磁盘容量为1.34GB，即可存储5122格式、单层扫描模式的图像2375幅，2562格式、多层扫描模式的图像9500幅。永久存储可选磁带或光盘（磁带可存储2562格式图像250幅，5122格式图像63幅；光盘可存储2562格式图像15000幅，5122格式图像3750幅）。计算机系统允许有三种图像格式，2562、3602和5122，单层和多层扫描模式的像素大小范围为0.181.86mm。26P影像园XCTMR.com控制台键盘26P影像园XCTMR.com控制台键盘的基本功能是，显示图像、调节窗宽窗位（范围分别是14000和-10003000HU）。图像的显示功能和分析程序有电影模式、时间密度曲线、图像减影、距离测量、多平面重组、兴趣区测量、图像放大、储存和摄影。26P影像园XCTMR.com1.2.3动态空间重建扫描仪26P影像园XCTMR.com动态空间重建扫描仪的开发应用始于1975年，目的是使该装置不仅能作运动器官（如心、肺）的成像，也能作人体其它器官的成像。目前的动态空间重建扫描时间是10msec，最快可达30层/秒，纵向和横向分辨力为1mm。26P影像园XCTMR.com动态空间重建扫描是一种动态的容积扫描，它可将采集到的扫描数据作多平面、多层次的图像重建。动态空间重建扫描的临床应用是多方面的，它不仅可用于心血管疾病的检查，还可用于肺和其它方面疾病的检查。它的临床应用可以是形态结构方面的，也可以是功能方面的。26P影像园XCTMR.com基本结构26P影像园XCTMR.com动态空间重建扫描仪的基本结构由三个主要的部件组成：扫描部分、重建部分和数据分析部分。扫描部分是扫描仪的数据采集装置，它有14个X线球管半圆形地排列在跨度为160度弧形支架上，X线球管的正对面是视频成像系统，它由14个分流视频摄像管组成，每一组视频摄像系统正对于一个X线管。当某一个X线球管的X线通过病人时就在荧光屏上形成一幅图像，然后该图像被对侧的电视摄像系统记录。采集数据时，X线球管和电视摄像系统围绕病人旋转，图像的获取速度是10毫秒14幅图像，并以60次/秒的速度重复。每组视频图像的像角是12度，一次扫描范围即是156度。扫描范围每60次/秒并移动1.5度，每分钟旋转15次，结果每秒钟可获得840幅视频图像。然后，这些图像数据被记录在磁盘上。磁盘是以特殊方式排列的，最多能存储16,800幅图像。26P影像园XCTMR.com图像重建26P影像园XCTMR.com动态空间重建扫描仪的重建图像，像非螺旋CT一样，必须先数字化，数字化也是由模数转换器完成。因为从每一个X线球管发出的是一束锥形束，图像的重建处理必须按照扇形束的算法。重建后的图像是一组横断面的图像，可根据需要重组产生一组容积图像。最后是数据的分析和显示。经重建后的容积图像可显示为横断面图像、平面投影图像和三维图像（表面三维成像和体积再现三维成像）。动态空间重建扫描仪的图像分析功能非常强大，运用它特有的软件包，可作多平面、多层次的图像分析，该分析软件需由UNIX操作系统支持。26P影像园XCTMR.com成像过程26P影像园XCTMR.com动态空间重建扫描的成像全过程归纳如下：26P影像园XCTMR.com扫描数据由14个弧形排列的X线球管，透过被扫描的病人由一个曲面的荧光屏接收。26P影像园XCTMR.com荧光屏上的图像由14个正对于X线管的电视摄像机记录并转换为视频图像。26P影像园XCTMR.com视频图像可被记录在磁盘上，并由模数转换器转换成数字信号数据。26P影像园XCTMR.com数字数据被送往计算机作图像重建处理，重建的结果是一幅容积图像。26P影像园XCTMR.com该容积图像可根据需要以横断面、平面投影或三维图像方式显示。26P影像园XCTMR.com通过分析软件，可获得多种附加的临床信息。26P影像园XCTMR.com动态空间重建扫描的优化26P影像园XCTMR.com与常规血管造影相比，可减少大约20%的射线曝光量。26P影像园XCTMR.com可减少X线对比剂的用量，通常12ml/kg。26P影像园XCTMR.com采用任意侧注射对比剂，可观察双侧心脏血流的情况。26P影像园XCTMR.com经尸解证实，解剖结构测量的精确性达到95%。26P影像园XCTMR.com一次扫描可多平面、多种方式观察解剖结构，减少了假阳性率。26P影像园XCTMR.com时间分辨力高，可用于心、肺血管的动态显示和测量。26P影像园XCTMR.com1.2.4移动式CT扫描仪Ldd影像园XCTMR.com常规的CT机都是固定安装的，无法移动。为了适应一些危重病人的检查需要，出现了移动式CT机。它的主要特点是扫描机架和检查床都可以移动，重量也较轻。它主要的生产厂家和主流型号是荷兰Philips公司生产的Tomoscan M，截止1999年底，全世界已有100多台移动式CT机。Ldd影像园XCTMR.com移动式CT机应用原理Ldd影像园XCTMR.com移动式CT机应用原理同非螺旋CT扫描机，只不过体积较小、可移动，它主要由扫描机架、检查床和控制台三部分组成，每一个单元都装有滑轮可移动。其安装要求不高，值得一提的是它可采用单相交流电源，任何墙上电源足以能使CT机启动，断电后还能利用机器自带的蓄电池继续扫描约25层。Ldd影像园XCTMR.com移动式CT机结构特点Ldd影像园XCTMR.com机架Ldd影像园XCTMR.com移动式CT机的机架内安装了所有成像所需的重要部件，包括X线球管、发生器和探测器等。机架的孔径60cm，倾斜角度是-25+30，最大FOV是46cm，该机架的特点是在检查床和机架固定时，机架还能纵向平移35cm，能适应不能移动病人头部检查的需要。Ldd影像园XCTMR.comX线球管Ldd影像园XCTMR.comX线球管是低功率的，阳极靶面直径102108mm，球管倾斜角12，焦点尺寸是1.3mm0.55mm1.7mm0.7mm，产生的X射线光谱比较适合脑部CT成像。球管的热容量和散热率分别是600kHU（kilo heat units）1MHU(million heat units)和125kHU/分200kHU/分。发生器是输出功率为6kW的高频发生器，根据需要可提升到18kW。探测器是固体探测器，数量为400个，测量通道为16个，扫描数据的采用射频传送。移动式CT机基本属于第三代CT机，球管和探测器系统同步旋转，在360扫描范围内都能采集扫描数据，由于采用了非同步扫描方法，探测器的数量减少了约一半。Ldd影像园XCTMR.com检查床Ldd影像园XCTMR.com检查床下部装有滑轮，并且能和机架对接固定。床面板是用碳素纤维做成，使X射线易于穿透。床面高度的调节范围是6451030mm，床纵向移动速度15mm/秒，移动范围1300mm，床面最大承重160kg，最大承重时的床面移动速度为10mm/秒，载重140kg时，床移动的精确性是0.25mm/秒。Ldd影像园XCTMR.com控制台Ldd影像园XCTMR.com装有滑轮的控制台，通过电缆与扫描机架相连。操作台的主机是Sun SPARC 5 小型计算机，操作系统是UNIX。另外，操作台还包括一个显示器、对话扩音设备、摄影机接口、网络设备和存储设备。监视器是17英寸彩显，矩阵512512，256级灰阶。图像存储有系统硬盘和光盘，系统硬盘的容量是1GB，约可存储1200幅5122图像，系统硬盘可扩展容量，或可选用2.3GB的8mm磁带，图像除可摄影存储外，也可通过网络传输，因为主机系统是DICOM兼容的。操作系统中预存了100个不同部位的扫描程序，可简化操作程序，还可做几种常见的图像处理如放大重建、多平面显示、镜像、直方图等。Ldd影像园XCTMR.com扫描仪的技术参数Ldd影像园XCTMR.com扫描的层厚选择有2mm、3mm、5mm和10mm，扫描时间分别是2秒、4秒和6秒。扫描kVp分别是120或130，mA有10、20、30、40、45和50六挡可供选择。扫描采样频率1440帧/秒，扫描重建时间5秒。容积扫描(螺旋扫描)时，机架旋转一周时间2秒，即2秒获得一层螺旋扫描数据，最大连续扫描旋转2535周，床速可选范围为2、3、5、10和20mm/周，重建层厚2、3、5、7、和10mm。Ldd影像园XCTMR.com该机的空间分辨力为10LP/cm，测试条件120kVp，40mA，2秒，采用空间分辨力测试专用体模获得。密度分辨力在3mm测试孔径时是0.3%，测试条件120kVp，120mAs，10mm层厚，采用16cm直径密度分辨力测试体模得到。噪声水平在120mA时为0.3%。移动式CT机的CT剂量指数(CT dose index)每毫安的射线剂量在头部的中央和边缘分别为30.9和38.2mGy，在体部的中央和边缘分别是10.3和32.9mGy，测试条件120kVp，层厚10mm。Ldd影像园XCTMR.com移动式CT机的应用特点Ldd影像园XCTMR.com移动式CT大大方便了一些危重和手术中病人的检查需要。如该机可搬运至手术室，无论在手术前、手术中或手术后都可以方便地使用CT扫描作病情的监测，或在CT扫描的帮助下，做神经外科方面颅脑的手术。移动式CT也可以搬运至急救中心或重症监护病房等，作危重病人的各类CT检查，对创伤性的、不宜搬动的危重病人，移动式CT尤其适用。Ldd影像园XCTMR.com1.2.5微型CT扫描仪Ldd影像园XCTMR.com微型CT扫描仪（Micro-CT）主要用于实验室以及骨质疏松症的实验研究。这类扫描仪主要有两种类型，一类是标本型Micro-CT；另一类是活体型Micro-CT，这两类Micro-CT在扫描时间、空间分辨力和扫描方式上都有较大的不同。Ldd影像园XCTMR.com标本型Micro-CT主要用于实验室标本的扫描，机械结构较为简单，扫描时不需扫描机架的旋转，只有标本在一个固定的机架上旋转，因为标本不是一个活体，不会产生眩晕。另外，标本固定后不会移动，相应扫描时间也可较长。Ldd影像园XCTMR.com活体型Micro-CT因为需用于活体，主要用于小动物的实验需要，要求相对较高一些。除了扫描时间短一些外，在机械结构上也安装了一个小型的检查床，扫描时也产生机架的旋转。另外，出于对动物的人道主义，还限定了一次扫描剂量的限制，同时球管的功率也相应大一些。两类Micro-CT的比较见表1-2。Ldd影像园XCTMR.com与医用CT扫描仪比较这类扫描仪的共同特点是：球管的焦点较小、输出功率也较小、扫描野较小、空间分辨力较高、扫描时间相对较长，另外使用平板探测器。Ldd影像园XCTMR.com表1-2 标本型和活体型Micro-CT的主要性能比较Ldd影像园XCTMR.com 标本扫描仪 活体扫描仪Ldd影像园XCTMR.com焦点尺寸 1-30m 50-200mLdd影像园XCTMR.com球管功率 1-30W 10-300WLdd影像园XCTMR.com空间分辨力 5-100m 50-200mLdd影像园XCTMR.com扫描时间 10-300分 0.3-30分Ldd影像园XCTMR.com探测器类型 数字平板 数字平板Ldd影像园XCTMR.com扫描野 1-100mm 30-100mmLdd影像园XCTMR.com辐射剂量 较大 较小Ldd影像园XCTMR.com1.2.6双源CT扫描仪Ldd影像园XCTMR.com双源CT是2005年西门子推出的新型CT扫描仪，它的基本结构秉承了64层CT的设计，仅在球管和探测器系统作了大胆的创新，由沿袭使用的一个球管、一组探测器系统，改变成了双球管和双探测器系统，使CT的检查无论从扫描的速度和扫描仪的功能定位（可利用两种不同的辐射能作一些功能性的检查，以往CT基本只能做形态学的检查）都大大前进了一步。 双源CT的球管仍采用电子束X线管（Straton tube），单个球管的功率为80kW。常用部位的扫描速度为0.33s，最大扫描范围为200cm。扫描机架孔径为78cm（通常为70cm），各向同性的空间分辨力0.4mm，使用高分辨力技术时可达到0.24mm。Ldd影像园XCTMR.com双源CT的球管和探测器系统与64层CT相同，但两套采集系统同置于扫描机架内，球管之间相隔的距离为90。一套扫描系统的FOV为50cm，另一套扫描系统主要用于中心视野扫描FOV为26cm。两套X线发生器系统由一个一体化的高压发生器控制，并可分别调节两套系统的kV和mAs。Ldd影像园XCTMR.com双源CT的两个球管既可同时工作，也可分别使用。当心脏成像、双能减影和全身大范围扫描时，可采用两个球管同时工作，而一般的扫描也可只用一组球管探测器系统工作。Ldd影像园XCTMR.com双源CT在用于心脏成像时可比64层CT减少一半的扫描时间。目前的心脏CT成像基本采用180的扫描数据重建算法（单扇区重建），即如果机架旋转一周时间为0.4s，则心脏成像的时间分辨力可达200ms（0.2s）。在双源CT中，由于两个球管同时工作，其实际扫描时间又可减少一半达83ms（双源CT旋转一周为0.33s）。在心脏图像重建的方法中，还可采用多扇区重建降低时间分辨力，但双源CT的降低机械扫描时间与采用多扇区重建算法不同。Ldd影像园XCTMR.com双源CT的另一个性能特点是可利用两个X线球管发射不同的能量（即设置不同的千伏值，如140kV和80kV）。两种不同的能对不同的物体其衰减不相同，如骨骼和对比剂在80kV时，骨骼的CT值为670HU，对比剂为296HU；当能量提高为140kV时，骨骼的CT值降低为450HU，而对比剂降低为144HU。利用两种不同的能量，根据目前临床实验的初步结果，它的临床意义上主要表现在三个方面：1、对血管和骨骼进行直接减影；2、可对某些组织如肿瘤组织进行特征性识别；3、对人体的体液成分进行识别Ldd影像园XCTMR.comLdd影像园XCTMR.com1.3 CT机的基本结构Ldd影像园XCTMR.com1.3.1 X线发生装置Ldd影像园XCTMR.com高压发生器Ldd影像园XCTMR.com以前的CT 机一般采用三相X线发生器。Ldd影像园XCTMR.comCT对高压电源的稳定性要求很高，三相发生器大都采用高精度的稳压反馈措施。Ldd影像园XCTMR.com三相高压发生器分为连续式和脉冲式，连续式主要用于第二代CT机；脉冲式主要用于第三代CT机。Ldd影像园XCTMR.com现代CT机都采用体积小、效率高的高频发生器。由于体积小，发生器可被装入机架内的一个角落，有的CT机将发生器直接安装在旋转的机架上，与球管机架同步旋转。Ldd影像园XCTMR.com高频发生器于80年代起开始用于CT机、乳腺摄影机和移动式X线机等。它的工作原理是将低频、低压的交流电源转换成高频、高压电源，可产生50025,000赫兹的高频，经整流和平滑后，其电压波动范围小于1%，而常规三相、十二脉冲发生器的波动范围为4%。Ldd影像园XCTMR.com目前使用的高频发生器最大功率为50千瓦(kW)，kVp的范围为80140千伏，球管电流(mA)的范围是100400毫安。Ldd影像园XCTMR.com X线球管Ldd影像园XCTMR.comCT扫描X线射线源的要求是：（1）射线衰减。根据射线强度的不同，X射线能依据物体的原子序数、密度和厚度作不同的衰减；（2）穿透一个物体所需足够的射线量。X线球管满足了上述两个基本要求。Ldd影像园XCTMR.comX射线管由电子阴极、阳极和真空管套组成，其基本结构与常规X线机的X射线管相同，但额定功率较常规X射线管稍大。Ldd影像园XCTMR.comCT用X射线管也可分为固定阳极和旋转阳极两种。固定阳极X射线管主要用于第一、第二代CT机中。Ldd影像园XCTMR.com旋转阳极X射线管主要用于扇束扫描方式的第三、第四代CT机中，焦点大小约为1.01.0mm；高速旋转阳极管焦点约为0.60.6mm，阳极靶面材质多为钨、铼合金，转速为3600转/分，或10000转/分。Ldd影像园XCTMR.com现在螺旋CT扫描机的X射线管，一般都采用大功率的X射线管。球管的管套采用金属和陶瓷作为绝缘材料，阳极靶面的直径可达到200mm，球管整体