《CT设备原理》PPT课件.ppt

1、CT 设 备,CT: computed tomography computerized tomography 计算机体层照相术 计算机断层照相术 计算机控制断层扫描术 computerized axial tomography (CAT) 计算机控制横轴向X线断层扫描术,一、发展简史,1895年，伦琴发现X线。 1917年，奥地利数学家Radon提出了图像重建理论的数学方法。 50年代，Allan M.Cormack便开始探讨各种CT的原理； 60年代末期，英国EMI（Electrical And Music Industries）公司的实验中心根据Cormack原理，尝试建立一套CT设备。由

2、Godfrey Hounsfield负责整个实验计划，1971年他所领导的小组建立了第一套CT系统，并于1972年春正式发表头部CT影像。,Cormark与Hounsfeild因在CT发展上的杰出贡献，荣获了1979年的诺贝尔医学奖。,19241998,19192004,1972年，G.N.Hounsfield研制出世界上第一台用于临床的CT，利用这台CT首次为一名妇女诊断出脑部的囊肿，取得了世界上第一张病人CT照片。 Hounsfield和Ambrose在英国放射学年会上正式发表论文，宣告CT的诞生；同年11月，在北美放射学会（Radiological Society of North Am

3、erica，RSNA）年会上向全世界宣布。,1974年，美国George Town大学医学中心的工程师Ledley研制出世界上第一台全身CT。 在此后30多年的时间内，已先后从头颅CT发展到螺旋CT和多层CT。 通过多个不同角度对物体用X射线扫描后，可以将信息100%的获取,Computed Tomography,CT的基本思想（或称原理） 是取一高度准直的、极细笔状X射线束，环绕人体某一部分作断面扫描，未被吸收光子穿透人体后被检测器接收，作为模拟信号输人，经过数处理和运算后重建图像。,（一）第一代CT（平移+旋转扫描方式）,多属头部专用CT，由一只X线管和1-2个晶体探测器（detector

4、）组成。由于X线束被准直器准直为铅笔芯粗细的笔形线束，又称笔形束CT。,X线管产生的笔形束穿过病人头部照射到与其相对的探测器上，二者先做同步直线平移扫描运动。获得240个透射测量数据后，停止平移，再环绕病人头颅中心旋转1，做与上次方向相反的直线扫描运动。获得240个测量数据后，停止平移，再旋转1，重复上述过程，直到180得到180组由240个测量数据组成的平行投影值，即完成了数据的采集过程。,First Generation,One detector Translation-rotation Parallel-beam,(From G. Wang),第一代CT的缺点是： 1.X线利用率很低；

5、2.扫描时间长； 3.重建的图像质量较差。 为了提高效率，可再加一个探测器，一次扫描可同时对两个层面进行数据采集，获得二个层面图像。这样，提高了第一代CT的工作效率和X线的利用率。,（二）第二代CT（平移+旋转扫描方式）,第二代CT在第一代CT的基础上，由单一笔形束改为扇形线束，一只X线管和扇形排列的330个晶体探测器组成。由于X线束为520的小扇形束，又称小扇束CT。,每次平移扫描后的旋转角由1提高到扇面夹角角度，这样旋转180时，扫描时间缩短到2090s，第二代快速CT有30个以上的探测器，扫描时间减至18s。为了提高图像质量，也有的采用240、360平移加旋转扫描，这种CT比第一代CT各

6、项指标均有提高，不但可作头颅检查，实际上已具备了做全身CT检查的条件。,Second Generation,Multiple detectors Translation-rotation Small fan-beam,(From G. Wang),主要缺点是：在扫描过程中，由于病人的生理运动，易产生伪影。 第一代CT和第二代CT对病人运动引起的伪影特别敏感，因为在旋转期间不采集数据，如果病人运动，就会引起透射读数的差异，致使重建图像出现条纹伪影。目前，第二代CT也已基本淘汰。,（三）第三代CT（旋转-旋转扫描方式）,第三代CT的扇形角较宽（3045），可包含整个病人扫描层面，所以又称为广角扇束

7、CT，探测器增加到3001000个，逐个依次无空隙的排列。,扫描时，仅做围绕病人进行的连续旋转运动即可。大大缩短了扫描时间，故全身扫描时间可缩短到29s或更短。但需大mA，为此，均选用旋转阳极X线管。全身CT一般都采用此种扫描方式。 第三代CT的优点：结构较简单，使用操作方便，可获得较理想的CT图像。,Third Generation,Multiple detectors Translation-rotation Large fan-beam,(From G. Wang),其缺点是：需对相邻探测器的灵敏度差异进行校正，这是因为一个角度的投影由不同的相邻探测器进行测量，相邻探测器的性能差异将产生

8、同心环形伪影。目前，第三代CT的环形伪影已被解决，成为当代CT的主流 在第三代CT基础上发展起来的滑环式螺旋CT，特别是近几年来各大厂家研究开发的多层面CT已成为现在和未来一段时期的主导产品。,（四）第四代CT（旋转-静止扫描方式）,第四代CT具有更多的探测器（6001500个，分布在360的圆周上）。 扫描时，仅X线管做围绕病人一周的旋转运动，而探测器则固定不动。扇形线束角度也较大，扫描速度可达15s，是第三代CT的一个变形。第四代CT的出现原因是第三代CT在扫描过程中，从几何结构上讲，每一个探测器只接受穿过病人扫描层面内的某一环形部组织的X线衰减信息，当探测器性能不稳定时，容易引起环形伪影

9、而研制的。,当第三代CT采用稳定可靠的高效率探测器之后，并从软件上解决了环形伪影的产生条件和配置了软件校正措施。 第四代CT则因探测器数量多且在扫描过程中不能被充分利用，相对于第三代CT已失去了明显的优越性。故第四代CT只有个别厂家曾经生产过。,Fourth Generation,Detector ring Source-rotation Large fan-beam,Third & Fourth Generations,（五）第五代CT（静止-静止扫描方式）,第五代CT由一个大型特制扫描电子束X线管、一组由864个固体探测器构成的阵列和一个数据采样、图像处理、数据显示的计算机系统组成。 86

10、4个固体探测器均分为两组（432个），分别安装在两个216的固定环内。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构成。以上三者必须做到最佳匹配，以提高稳定度和精度。,E-Beam CT Scanner,Speed: 50, 100 ms Thickness: 1.5, 3, 6, 10 mm ECG trigger cardiac images,(From Imatron),第五代CT的工作过程是： 1、电子枪产生的电子束加速(沿X线管长轴方向)、偏转、轰击到4个紧挨的210环型靶面（靶环）上； 2、准直器将X线准直成扇角为30、厚为2

11、cm的扇形束；,3、X线穿过病人病人，由环形探测器阵列测量透射后的X线强度分布，经A/D转换后，进行图像重建。 4、高速运动的电子束无机械惯性，可依次扫描一个靶环或同时轮番扫描2-4个靶环。由于采用排成两排的环形探测器阵列，故高速运动的电子束扫描一个靶环可得到相邻两层的图像。,各代CT比较,二、现状与发展趋势,最初研制的CT扫描仪只能用于人脑的检查，时间约需1分钟至4分钟。此后20多年来，CT设备已从第1代发展至第5代，其各项性能和速度都有了很大提高。扫描时间从4分钟到5分钟缩短到1秒钟甚至更短。,除X射线CT外，其他型号的CT也相继问世，如单光子发射CT(single photo emiss

12、ion CT，SPECT)、正电子发射型CT（positive emission CT，PET）、核磁共振CT等均已付诸临床应用。 超声CT（UCT）、微波CT的研究也取得了极大的进展。同时CT在工业生产等方面都已取得了令人瞩目的成果并展示了美好的前景。,CT扫描机自20世纪70年代问世以来，随着计算机技术和其它相关技术的进步，获得了突飞猛进的发展。特别是近几年，出现了滑环技术（slipring）、螺旋扫描技术（helical scan）以及在此基础上发展起来的多层面CT技术，使CT检查技术达到了一个崭新的水平。 CT的发展趋势是：简化操作、缩短扫描时间、提高检查效率（一次扫描获得的层数更多）和图像质量。,目前，投入临床应用的有2层CT、4层CT、8层CT、 16层CT 。并已有64层的CT装机使用。从真正实现了X线管旋转一周就能获得更多的层面，即可完成一个脏器的扫描，真正实现所谓的容积扫描（volume Scan）。 还有些科研机构正在开发应用平板探测器替代传统探测器的多层CT