CT概述和基本结构ppt课件

1、王鸣鹏王鸣鹏华东医院华东医院CT室室Section CT, Huadong Hospital of Shanghai华东医院华东医院CT的发明和临床运用的发明和临床运用CTCT的发明的发明华东医院华东医院颅脑颅脑CT发明人物：亨斯菲尔德发明人物：亨斯菲尔德(Godfrey N. Hounsfield)发明地点：英国发明地点：英国EMI公司实验室公司实验室发明时间：发明时间：1972年年4月，英国放射学院年会月，英国放射学院年会 1972年年11月，北美放射年会月，北美放射年会全身全身CT发明人物：莱德里发明人物：莱德里(Robert Ledley)发明地点：美国发明地点：美国 George T

2、own 医学中心医学中心发明时间：发明时间：1974年年CTCT的发明的发明华东医院华东医院有关有关CT的术语的术语目前目前 Computed Tomography, CT曾经曾经 Computerized Tomography, CT Computer Aided Tomography, CAT Computerized Transverse Tomography, CTT Computerized Transverse Axial Tomography, CTAT等等CTCT的发明的发明华东医院华东医院实物研讨实物研讨亨斯菲尔德，亨斯菲尔德，1967年英国年英国EMI实验室；实验室；实际研

3、讨实际研讨考迈克考迈克(Allan Macleod Cormack)，有关计算机，有关计算机图像重建实际的早期研讨任务；图像重建实际的早期研讨任务；第一台样机安装于英国第一台样机安装于英国Atkinson-morleys医院医院一幅图像的重建时间一幅图像的重建时间从从20分钟分钟 4分半钟分半钟CTCT的发明的发明华东医院华东医院奖项和时间奖项和时间1972年，亨斯菲尔德获与工程学诺贝尔奖年，亨斯菲尔德获与工程学诺贝尔奖齐名的齐名的McRobert奖；奖；1979年，亨斯菲尔德与考迈克教授一同，年，亨斯菲尔德与考迈克教授一同，获得了诺贝尔医学生理学奖。获得了诺贝尔医学生理学奖。CTCT的发明的

4、发明华东医院华东医院亨斯菲尔亨斯菲尔德的实验德的实验室室CTCTCT的发明人的发明人华东医院华东医院华东医院华东医院亨斯菲尔德亨斯菲尔德 考迈克考迈克CTCT的发明人的发明人华东医院华东医院华东医院华东医院螺旋螺旋CT发明人发明人克莱恩德克莱恩德发明时间：发明时间：1989年，北美年，北美放射学年会。放射学年会。CTCT的临床运用的临床运用华东医院华东医院CT除可用于工业、农业外，主要用于医学除可用于工业、农业外，主要用于医学影像学对人体疾病的诊断。影像学对人体疾病的诊断。CT由于密度分辨率高，能由于密度分辨率高，能 分辨人体组织分辨人体组织内微小的密度差，能看清常规内微小的密度差，能看清常规

5、X线摄影无法线摄影无法看到的软组织等；看到的软组织等；加强加强CT检查，能察看血管与病灶的关系，检查，能察看血管与病灶的关系，病灶部位的血供和血液动力学变化；病灶部位的血供和血液动力学变化；华东医院华东医院CTCT的临床运用的临床运用 CT可作人体的活检穿刺，准确性优于可作人体的活检穿刺，准确性优于X线线透视下定位穿刺；透视下定位穿刺； CT还有助于放射治疗方案和治疗效果评价还有助于放射治疗方案和治疗效果评价 CT可作各种定量计算丈量，如骨密度丈量可作各种定量计算丈量，如骨密度丈量和心脏冠状动脉钙化的丈量；和心脏冠状动脉钙化的丈量； CT的三维成像，可为外科手术方案的制定的三维成像，可为外科手

6、术方案的制定和手术途径的选择提供协助，尤其整形外科。和手术途径的选择提供协助，尤其整形外科。华东医院华东医院CTCT的临床运用的临床运用树木年轮判别树木年轮判别和生猪脂肪含和生猪脂肪含量检测。量检测。地质构造和矿藏分布检测地质构造和矿藏分布检测华东医院华东医院CTCT的优、缺陷的优、缺陷CT的优点的优点1. 真正的断面图像真正的断面图像 良好的准直系统，可获得无层面外组织构造良好的准直系统，可获得无层面外组织构造 干扰的横断面图像；干扰的横断面图像；2. 密度分辨率高密度分辨率高 密度分辨率比常规密度分辨率比常规X线摄影高约线摄影高约20倍；倍；华东医院华东医院CTCT的优、缺陷的优、缺陷3.

7、 可作定量分析可作定量分析 根据根据X射线的吸收衰减和利用射线的吸收衰减和利用CT值，可作值，可作 各种定量分析丈量。各种定量分析丈量。4. 可作各种图像后处置可作各种图像后处置 利用计算机图像处置软件，可作病灶的形利用计算机图像处置软件，可作病灶的形 状和构造分析，以及多平面和三维成像。状和构造分析，以及多平面和三维成像。华东医院华东医院CTCT的优、缺陷的优、缺陷CT的缺陷的缺陷1. 极限分辨率不及常规极限分辨率不及常规X线摄影。中档线摄影。中档CT的的 空间分辨率在空间分辨率在10-14LP/cm，高档，高档30LP/cm。 X线屏片摄影线屏片摄影7-10LP/mm，无屏，无屏30LP/

8、mm 以上以上最主要，目前仍是最主要，目前仍是；2. 运用范围广，但并非适用于人体一切脏器，运用范围广，但并非适用于人体一切脏器， 如心脏、胃肠道如心脏、胃肠道现已有所改善现已有所改善；华东医院华东医院CTCT的优、缺陷的优、缺陷3. CT的定位、定性诊断只能相比较而言，准确的定位、定性诊断只能相比较而言，准确 性受多种要素的影响；性受多种要素的影响；4. CT的图像根本只需解剖信息，几乎没有功能的图像根本只需解剖信息，几乎没有功能 方面的信息方面的信息现有所改善现有所改善；5. 根本只能作直接的横断面扫描，不及磁共振根本只能作直接的横断面扫描，不及磁共振 现已改善现已改善。华东医院华东医院C

9、TCT的分代与开展的分代与开展华东医院华东医院CTCT的分代和开展的分代和开展根据根据CT开展的时序和构造，大致可分为五代。开展的时序和构造，大致可分为五代。1. 第一代第一代CT机机 扫描方式扫描方式 旋转平移旋转平移 线束外形线束外形 笔形线束笔形线束 扫描时间扫描时间 35分钟分钟 探测器数量探测器数量 23个个 射线束角度射线束角度 无无 扫描扫描 层层/次次 1 运用范围运用范围 头颅头颅华东医院华东医院CTCT的分代和开展的分代和开展2. 第二代第二代CT机机 扫描方式扫描方式 旋转平移旋转平移 线束外形线束外形 小扇束小扇束 扫描时间扫描时间 2090秒秒 探测器数量探测器数量

10、330个个 射线束角度射线束角度 520度度 扫描扫描 层层/次次 1 运用范围运用范围 头颅头颅华东医院华东医院CTCT的分代和开展的分代和开展3. 第三代第三代CT机机 扫描方式扫描方式 旋转旋转旋转旋转 线束外形线束外形 大扇束大扇束 扫描时间扫描时间 29秒秒 探测器数量探测器数量 300-800个个 射线束角度射线束角度 3045度度 扫描扫描 层层/次次 1 运用范围运用范围 全身全身华东医院华东医院CTCT的分代和开展的分代和开展4. 第四代第四代CT机机 扫描方式扫描方式 旋转旋转 线束外形线束外形 反扇束反扇束 扫描时间扫描时间 15秒秒 探测器数量探测器数量 600-150

11、0个个 射线束角度射线束角度 5090度度 扫描扫描 层层/次次 1 运用范围运用范围 全身全身华东医院华东医院CTCT的分代和开展的分代和开展5. 第五代第五代CT机机 扫描方式扫描方式 静止静止 线束外形线束外形 动态空间重现动态空间重现 扫描时间扫描时间 30100毫秒毫秒 探测器数量探测器数量 864个个 射线束角度射线束角度 3045度度 扫描扫描 层层/次次 8 运用范围运用范围 心等动态器官心等动态器官华东医院华东医院 工程工程 第一代第一代 第二代第二代 第三代第三代 第四代第四代 第五代第五代 螺旋螺旋CT扫描方式扫描方式 旋转平移旋转平移 旋转平移旋转平移 旋转旋转旋转旋转

12、 旋转旋转 静止静止 延续旋转延续旋转 射线束射线束 单束扫描单束扫描 小扇束小扇束 大扇束大扇束 反扇束反扇束 液态空间液态空间 大扇束孔束大扇束孔束 重现重现扫描时间扫描时间 5min 20-90s 2-9s 1-5s 30-100ms 0.5-2s探测器数量探测器数量 23个个 330个个 300800个个 6001500个个 864个个 单层：单层：800个左右个左右 多层：多层：5376-30464射线束角度射线束角度 无无 5-20 30 -45 50 -90 30 -45 30 -45 扫描层扫描层/次次 1 2 1 1 8 14层层运用范围运用范围 头部头部 头部头部 全身全身

13、 全身全身 心等动态器官心等动态器官 单层：全身单层：全身 多层：全身及多层：全身及 动态器官动态器官各代各代CT扫描机的主要特性扫描机的主要特性华东医院华东医院CTCT的分代和开展的分代和开展 CT30余年的开展大致可分为两个阶段。余年的开展大致可分为两个阶段。从发明后的前从发明后的前18年为一个阶段，后十几年为年为一个阶段，后十几年为一个阶段。一个阶段。 第一个阶段共产生第一个阶段共产生5代代CT机。机。 第二个阶段是以螺旋第二个阶段是以螺旋CT扫描方式为代表扫描方式为代表的单层和多层的单层和多层CT机。至第二阶段，各种机。至第二阶段，各种CT机不再以机不再以“代称谓。代称谓。华东医院华东

14、医院CTCT的分代和开展的分代和开展华东医院华东医院CT发明初期的图像发明初期的图像 第三代第三代CT的图像的图像 多层螺旋多层螺旋CT的心脏图像的心脏图像华东医院华东医院CTCT的分代和开展的分代和开展华东医院华东医院用于实验室的微型用于实验室的微型CT机机小鼠的心、肺小鼠的心、肺 小鼠的肾脏小鼠的肾脏腹部冠状面腹部冠状面 骨骼三维图像骨骼三维图像华东医院华东医院数字图像根底知识数字图像根底知识华东医院华东医院数字图像的根底知识数字图像的根底知识 CT是采用计算机成像，因此具有数字图像的是采用计算机成像，因此具有数字图像的根本特征。根本特征。1. 计算机数字运算的二进制计算机数字运算的二进制

15、 常用数字运算单位是以十为计算单位，而计算机常用数字运算单位是以十为计算单位，而计算机 运算那么是以运算那么是以2为单位，其中只需为单位，其中只需0和和1两个数字。两个数字。 如数字如数字1，在计算机中表达为，在计算机中表达为00001；2那么表达为那么表达为 00010；10表达为表达为01010。华东医院华东医院数字图像的根底知识数字图像的根底知识2. 二进制的单位和换算二进制的单位和换算 二进制的根本单位是比特二进制的根本单位是比特(bit)，换算关系如下：，换算关系如下： 4个个bit(0.5 byte，位，位)1 nibble半字节半字节 8个个bit(1 byte)1 byte一个

16、字节一个字节 16个个bit(2 byte)1 word一个单字一个单字 32个个bit(4 byte)2 word两个单字两个单字 由于在计算中用字节数表示太长，实践运用中常用由于在计算中用字节数表示太长，实践运用中常用位组位组(byte)计算，而一个位组正好是存储中的一个寻址计算，而一个位组正好是存储中的一个寻址单位，并且存储量也是用位组计算的。单位，并且存储量也是用位组计算的。华东医院华东医院数字图像的根底知识数字图像的根底知识3. 实践运用的容量计算单位实践运用的容量计算单位 1KB (kilobyte)1000B 1MB (megabyte)1,000,000B 1GB (gigab

17、yte)1,000,000,000B 1TB (terabyte)1,000,000,000,000B 目前二进制编码方式有两种：目前二进制编码方式有两种： 微机上广泛采用微机上广泛采用ASCII (American Standard Code for Information Interchange); EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code)由由IBM公司开发。公司开发。华东医院华东医院数字图像的根底知识数字图像的根底知识4. 计算机常见的运算处置方法计算机常见的运算处置方法 系列或序列处置系列或序列处置 根据输入或已存储

18、在计算机内的根据输入或已存储在计算机内的指令程序处置信息，一次只处置一条信息。这是计算指令程序处置信息，一次只处置一条信息。这是计算机最简单的处置方法；机最简单的处置方法； 分布式处置分布式处置 分布式处置是联网的数台计算机共同分布式处置是联网的数台计算机共同处置信息，即数台不同的计算机分担执行一个较大的处置信息，即数台不同的计算机分担执行一个较大的义务；义务；华东医院华东医院数字图像的根底知识数字图像的根底知识 多义务处置多义务处置 多义务处置是一个操作系统同时处置多义务处置是一个操作系统同时处置多个义务；多个义务； 协同处置协同处置 将两个或两个以上的处置器衔接在一同将两个或两个以上的处置

19、器衔接在一同协同处置义务，目的是添加速度或处置才干；协同处置义务，目的是添加速度或处置才干； 并行处置并行处置 在同一种类有两个或两个以上处置器的在同一种类有两个或两个以上处置器的计算机上同时执行处置称为并行处置；计算机上同时执行处置称为并行处置； 管线样处置管线样处置 在某一时段内拾取和解码指令，而时在某一时段内拾取和解码指令，而时段的不同时间对数个程序指令作拾取和解码的过程，段的不同时间对数个程序指令作拾取和解码的过程，称为管线样处置。称为管线样处置。华东医院华东医院数字图像的根底知识数字图像的根底知识5. 计算机在放射科的运用计算机在放射科的运用 成像方面的运用成像方面的运用 特征是采用

20、计算机数字图像处置特征是采用计算机数字图像处置技术，如技术，如CR、DR、DSA、CT、MRI等。等。 非成像方面的运用非成像方面的运用 放射信息管理系统放射信息管理系统RIS、医学图像存档和通讯系统医学图像存档和通讯系统PACS和图像任务站。和图像任务站。华东医院华东医院数字图像的根底知识数字图像的根底知识 数字图像与模拟图像的主要差别是接纳介质的数字图像与模拟图像的主要差别是接纳介质的差别。数字图像根据不同的接纳介质，图像的分辨差别。数字图像根据不同的接纳介质，图像的分辨率有所不同。率有所不同。 大致的过程可分为采样、量化和数字化。大致的过程可分为采样、量化和数字化。 作为采样的接纳介质，

21、决议了图像的分辨率。作为采样的接纳介质，决议了图像的分辨率。华东医院华东医院数字图像的根底知识数字图像的根底知识图像中的每一个图像中的每一个“小方块，组成了一幅图像。小方块，组成了一幅图像。数字图像的根底知识数字图像的根底知识华东医院华东医院像素的多少，对图像质量的影响像素的多少，对图像质量的影响华东医院华东医院量化，每一个被采样像素的亮度值都被取整数，即零、正数量化，每一个被采样像素的亮度值都被取整数，即零、正数、负数，其所取数值决议了结果数字图像的灰度值。、负数，其所取数值决议了结果数字图像的灰度值。数字图像的根底知识数字图像的根底知识华东医院华东医院模数转化，由模拟信号转换为数字信号。数

22、模转换，灰阶显示模数转化，由模拟信号转换为数字信号。数模转换，灰阶显示数字图像的根底知识数字图像的根底知识华东医院华东医院数字图像的根底知识数字图像的根底知识 CT图像的数字化过程根本如下：图像的数字化过程根本如下： 一幅图像被划分成假设干个像素，在一幅图像被划分成假设干个像素，在CT的每一个扫描的每一个扫描层面中，由于层面中，由于X线球管是围绕病人旋转，产生的层面有线球管是围绕病人旋转，产生的层面有一定的厚度，第三度的量参与以后，被称为体素。然一定的厚度，第三度的量参与以后，被称为体素。然后经过病人扫描层面的图像由探测器接纳采样，此时后经过病人扫描层面的图像由探测器接纳采样，此时华东医院华东

23、医院数字图像的根底知识数字图像的根底知识探测器接纳到的信号是模拟信号。最后一步是量化探测器接纳到的信号是模拟信号。最后一步是量化，在扫描中接纳到的模拟信号，先要进展量化，然，在扫描中接纳到的模拟信号，先要进展量化，然后转换成数字格式，送计算机重建成像。后转换成数字格式，送计算机重建成像。CT的数的数字图像重建过程较复杂，如采样的修正、各种重建字图像重建过程较复杂，如采样的修正、各种重建算法等，最后经过数模转换成适宜人眼视觉的模拟算法等，最后经过数模转换成适宜人眼视觉的模拟图像。图像。华东医院华东医院华东医院华东医院CTCT的根本构造的根本构造华东医院华东医院CTCT的根本构造和任务概略的根本构

24、造和任务概略华东医院华东医院CT 机机 的的 基基 本本 结结 构构华东医院华东医院华东医院华东医院CTCT的根本构造和任务概略的根本构造和任务概略CT的任务概略的任务概略 CT对人体的扫描成像，类似于常规体层摄对人体的扫描成像，类似于常规体层摄影，但没有层面上下组织构造的干扰，是一幅影，但没有层面上下组织构造的干扰，是一幅完全断面的图像。完全断面的图像。华东医院华东医院CTCT的根本构造和任务概略的根本构造和任务概略CT机的根本构成和任务流程表示图机的根本构成和任务流程表示图华东医院华东医院CTCT的根本构造和任务概略的根本构造和任务概略CT成像的根本过程：成像的根本过程：X射线管发出射线管

25、发出X射线射线 经前准直器准直经前准直器准直 窄束窄束X射线透过被检物体射线透过被检物体 探测器接纳探测器接纳探探测器前准直器测器前准直器 光电转换光电转换探测器内探测器内 逻辑放大、模数转换、信号传送逻辑放大、模数转换、信号传送DAS内内 图像重建图像重建阵列计算机阵列计算机 数模转数模转换器转换为模拟信号换器转换为模拟信号 显示器显示或不转换显示器显示或不转换 计算机硬盘或计算机硬盘或 激光照相机。激光照相机。华东医院华东医院华东医院华东医院 CT CT的构造的构造和重要部件性能和重要部件性能华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性CT的硬件构造大体可分为三个部分：

26、的硬件构造大体可分为三个部分：1. 成像系统成像系统 包括了绝大部分重要的元器件，包括了绝大部分重要的元器件， 主要位于扫描机架内。主要位于扫描机架内。 孔径孔径 多数为多数为70cm2. 计算机系统计算机系统 以前都采用小型计算机，包括以前都采用小型计算机，包括 系统计算机和阵列处置机。系统计算机和阵列处置机。 3. 附属设备附属设备 显示器、外部存储器、照相机和显示器、外部存储器、照相机和 通讯设备等。通讯设备等。华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性扫描机架和孔径扫描机架和孔径华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性计算机系统计算机系统1

27、. 系统计算机系统计算机控制和监视扫描过程控制和监视扫描过程 CT值的校正和输入、输出数据值的校正和输入、输出数据与操作者对话并控制扫描等信息的传送与操作者对话并控制扫描等信息的传送图像重建的程序控制图像重建的程序控制缺点诊断及分析缺点诊断及分析华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性2. 阵列处置机阵列处置机 阵列处置机与主计算机相连，其本身不能阵列处置机与主计算机相连，其本身不能独立任务。主要的义务是在系统计算机的控独立任务。主要的义务是在系统计算机的控制下，执行图像重建等处置。制下，执行图像重建等处置。 两个计算机的处置是同时进展的两个计算机的处置是同时进展的并行

28、并行，当阵列处置机把数据运算的结果送给主机，当阵列处置机把数据运算的结果送给主机时，主机暂时停顿本人的任务，完成由阵列时，主机暂时停顿本人的任务，完成由阵列处置机交付的任务。处置机交付的任务。华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性CT属于数字成像设备属于数字成像设备CT图像的矩阵大小是图像的矩阵大小是512512深度是深度是812个比特个比特灰阶范围灰阶范围512(28)4096(212)一幅一幅CT图像约需图像约需0.5MB的存储空间的存储空间华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性附属设备附属设备1. 检查床检查床 承载病人并送入预定的位置

29、承载病人并送入预定的位置 精度误差精度误差0.25 0.5mm2. 硬磁盘硬磁盘 保管系统操作和缺点诊断软件等保管系统操作和缺点诊断软件等 容量目前可达几十至上百容量目前可达几十至上百GB3. 光盘和磁带光盘和磁带 早期磁带机，现多采用光盘早期磁带机，现多采用光盘 光盘分光盘分CDR和和MO4. 键盘和显示设备键盘和显示设备 键盘根本同键盘根本同PC机，多了机，多了 功能键；显示器根本同功能键；显示器根本同PC机，但机，但 用于图像显示的分辨率较高。用于图像显示的分辨率较高。华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性早期运用的磁带和目前运用的磁光盘早期运用的磁带和目前运用

30、的磁光盘 磁光盘和光盘驱动器磁光盘和光盘驱动器华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性CT机的显示器和键盘机的显示器和键盘 软盘和软盘驱动器软盘和软盘驱动器华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性5. 照相机照相机 多幅相机，模拟成像多幅相机，模拟成像 胶片红灯胶片红灯 不敏感不敏感 激光相机，数字成像激光相机，数字成像 胶片绿灯胶片绿灯 不敏感不敏感 干式激光相机，数字成像干式激光相机，数字成像华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性成像系统重要元器件特性成

31、像系统重要元器件特性1. X线管线管 要求要求 a.射线衰减，根据射线强弱，射线衰减，根据射线强弱， 物质的原子序数、密度和厚度作物质的原子序数、密度和厚度作 不同的衰减；不同的衰减；b.穿透一个物体的射穿透一个物体的射 线量。线量。 焦点大小大都在焦点大小大都在0.5mm2 2.0mm2华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性2. 探测器探测器 作用是接纳作用是接纳X射线并转换为可供射线并转换为可供 记录的电信号。记录的电信号。 根本要求：转

32、换效率根本要求：转换效率 指探测器将指探测器将X线光线光 子俘获、吸收和转换成电信号的子俘获、吸收和转换成电信号的 才干。呼应时间才干。呼应时间 指两次指两次X线照线照 射之间探测器可以呼应的间隔时射之间探测器可以呼应的间隔时 间长度。动态范围间长度。动态范围 指在线性范指在线性范 围内接纳到的最大信号与能检测围内接纳到的最大信号与能检测华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性 到的最小信号的比值。稳定性到的最小信号的比值。稳定性 指探测器呼应的前后一致性。指探测器呼应的前后一致性。分类：固体分类：固体 利用闪烁晶体将利用闪烁晶体将X线转换为可见线转换为可见 光，再把可

33、见光转换成电子能。光，再把可见光转换成电子能。 气体气体 利用气体电离室直接将利用气体电离室直接将X线转换线转换 成电子能。成电子能。华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性固体探测器固体探测器 固体探测器多采用闪烁晶体耦合一个光固体探测器多采用闪烁晶体耦合一个光电倍增管组成，由闪烁晶体把电倍增管组成，由闪烁晶体把X线转换为光线转换为光信号，再用光电倍增管或高灵敏度荧电二极信号，再用光电倍增管或高灵敏度荧电二极管接纳，变成电信号送至信号采集处置器。管接纳，变成电信号送至信号采集处置器。经过探测器后的电信号实现了辐射能到电能经过探测器后的电信号实现了辐射能到电能之间的转换

34、，其中闪烁晶体将辐射能转换为之间的转换，其中闪烁晶体将辐射能转换为光能，光电倍增管中的光电阴极又将光能转光能，光电倍增管中的光电阴极又将光能转换为电能。换为电能。华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性固体光电倍增管探测器固体光电倍增管探测器华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性固体荧电二极管探测器固体荧电二极管探测器华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性气体探测器气体探测器 气体探测器多采用氙气。利用气体电离气体探测器多采用氙气。利用气体电离的原理，入射的的原理，入射的X射线使气体产生电离，其射线使气体产生电离，其正

35、电离子由中心搜集电极接纳，经过前置放正电离子由中心搜集电极接纳，经过前置放大器放大后送入数据采集系统。大器放大后送入数据采集系统。华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性气体探测器气体探测器华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性固体和气体探测器的优缺陷：固体和气体探测器的优缺陷：固体：优点是灵敏度较高、光子转换效率高；固体：优点是灵敏度较高、光子转换效率高； 缺陷是辐射利用率低缺陷是辐射利用率低探测器间缝隙探测器间缝隙、余辉、余辉 时间长、各探测器之间稳定性不一致。时间长、各探测器之间稳定性不一致。气体：优点是稳定性好、呼应时间快、无余辉；气体

36、：优点是稳定性好、呼应时间快、无余辉； 主要缺陷是吸收效率较低。主要缺陷是吸收效率较低。华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性3. 准直器准直器 准直器的根本作用是调理准直器的根本作用是调理CT扫描的层厚，扫描的层厚，其次是减少病人的辐射量和改善其次是减少病人的辐射量和改善CT图像的质图像的质量。常规量。常规X线摄影中的准直器只需一套，而线摄影中的准直器只需一套，而CT机中的准直器有两套：一套是机中的准直器有两套：一套是X线管端的线管端的准直器准直器或称病人前准直器或称病人前准直器；另一套是探；另一套是探测器端的准直器测器端的准直器或称病人后准直器或称病人后准直器。病

37、。病人前准直器主要作用是准直射线，去除层厚人前准直器主要作用是准直射线，去除层厚外射线，病人后准直器主要作用是进一步准外射线，病人后准直器主要作用是进一步准直射线和去除散射线。直射线和去除散射线。华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性CT机的准直器构造机的准直器构造华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性4. 楔形补偿器楔形补偿器 作用作用 a. 去除长波去除长波X射线；射线；b. 添加滤过后的添加滤过后的平均射线能。平均射线能。 CT机机X线球管发射出的是一束包含不同能线球管发射出的是一束包含不同能量的辐射。经过楔形补偿器后，吸收了低能量的辐

38、射。经过楔形补偿器后，吸收了低能射线，优化了射线能谱，减少了病人的辐射射线，优化了射线能谱，减少了病人的辐射剂量，并使能量分布相对均一。剂量，并使能量分布相对均一。华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性5. 数据采集系统数据采集系统(data acquisition system, DAS) DAS位于探测器与计算机之间，与探测器一位于探测器与计算机之间，与探测器一起担任扫描后数据的采集和转换。起担任扫描后数据的采集和转换。 DAS的主要部件是模数转换器。的主要部件是模数转换器。作用是：作用是：1. 丈量

39、射线束；丈量射线束； 2. 将采集到的信号编码成二进制数据；将采集到的信号编码成二进制数据； 3. 将二进制数据送往计算机。将二进制数据送往计算机。华东医院华东医院数据采集系统的数据采集系统的构造和任务原理构造和任务原理CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性6. 模数模数数模数模转换器转换器 模数转换器是模数转换器是CT数据采集系统的主要部件数据采集系统的主要部件。其作用是未来自探测器的输出信号放大、。其作用是未来自探测器的输出信号放大、积分后多路混合变为数字信号送给计算机作积分后多路混合变为数字信号送给计算机作图像重建

40、处置。图像重建处置。性能参数：精度和速度性能参数：精度和速度精度精度 是指信号采样的准确程度，精度与分是指信号采样的准确程度，精度与分华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性辨率有关，分辨率用量化级数或比特数表示辨率有关，分辨率用量化级数或比特数表示。普通而言，采集的信号越多，数字化图像。普通而言，采集的信号越多，数字化图像越准确，反之那么能够无法复原图像。越准确，反之那么能够无法复原图像。速度速度 是指数字化一个模拟信号所需的时间是指数字化一个模拟信号所需的时间。在模数转换器中，精度与速度是一对矛盾。在模数转换器中，精度与速度是一对矛盾：采样信号数字化准确性越高，采集

41、时间越：采样信号数字化准确性越高，采集时间越长；反之，采集速度越快。采样的准确性越长；反之，采集速度越快。采样的准确性越低。低。华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性模数转换器的任务原理模数转换器的任务原理华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性7. 滑环滑环 滑环属于一种电气机械构造。滑环属于一种电气机械构造。 根据构造外形，滑环可分为两种类型：盘状根据构造外形，滑环可分为两种类型：盘状和筒状滑环。和筒状滑环。 盘状滑环的外形类似一个圆盘，导通部分在盘状滑环的外形类似一个圆盘，导通部分在盘面上；筒状滑环呈圆筒状，其导通部分位于盘面上；筒状滑环

42、呈圆筒状，其导通部分位于侧面。侧面。华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性 根据滑环的传导和馈电的方式，滑环可分根据滑环的传导和馈电的方式，滑环可分为高压和低压滑环。为高压和低压滑环。 高压滑环：经过滑环传导的电压达上万伏高压滑环：经过滑环传导的电压达上万伏 低压滑环：经过滑环传导的电压为数百伏低压滑环：经过滑环传导的电压为数百伏 高压滑环的供电方式：高压滑环的供电方式：交流电源交流电源 高压发生器高压发生器 滑环滑环 X管管 低压滑环的供电方式：低压滑环的供电方式：交流电源交流电源 滑环滑环 高压发生器高压发生器 X管管高压滑环易产生高压噪音，影响图像质量。高压滑环

43、易产生高压噪音，影响图像质量。华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性盘状滑环盘状滑环 筒状滑环筒状滑环华东医院华东医院CTCT的构造和重要部件特性的构造和重要部件特性扫描机架旋转部分的主要元器件扫描机架旋转部分的主要元器件华东医院华东医院华东医院华东医院机房规划和任务环境机房规划和任务环境华东医院华东医院CTCT机房的设计规划与任务环境机房的设计规划与任务环境华东医院华东医院CTCT机房的设计规划与任务环境机房的设计规划与任务环境机房的任务环境机房的任务环境1. 温度温度 1822摄氏度摄氏度 空调空调2. 湿度湿度 4065 去湿机去湿机3. 防尘防尘 重要重要 影

44、响散热及电气性能影响散热及电气性能4. 电源电源 独立电源，频率稳定独立电源，频率稳定华东医院华东医院华东医院华东医院 CT CT机的主要机的主要技术性能目的技术性能目的华东医院华东医院CTCT机的主要技术性能目的机的主要技术性能目的1. 扫描时间扫描时间 指指X线球管和探测器阵列围绕病人旋转扫描线球管和探测器阵列围绕病人旋转扫描一个层面所需的时间。一个层面所需的时间。 全扫描全扫描 360扫描扫描 部分扫描部分扫描 小于小于360扫描扫描 过度扫描过度扫描 大于大于360扫描扫描 时间时间 常见常见13秒秒 目前最短目前最短0.37秒秒 减少运动伪影，提高效率减少运动伪影，提高效率华东医院华

45、东医院CTCT机的主要技术性能目的机的主要技术性能目的2. 重建时间重建时间 指计算机阵列处置器，将扫描原始数据重指计算机阵列处置器，将扫描原始数据重建成图像所需的时间。建成图像所需的时间。 重建时间与矩阵大小有关重建时间与矩阵大小有关 矩阵大时间长矩阵大时间长 与处置器运算速度和内存大小有与处置器运算速度和内存大小有 关关 速度快、容量大速度快、容量大 时间短时间短 重建时间短重建时间短 效率提高，与运动伪影无关效率提高，与运动伪影无关华东医院华东医院CTCT机的主要技术性能目的机的主要技术性能目的3. 周期时间周期时间 从开场扫描、图像重建不断到图像的显示，从开场扫描、图像重建不断到图像的

46、显示，这一过程称为周期时间。这一过程称为周期时间。 周期时间与上述要素有关，根本是上述两个周期时间与上述要素有关，根本是上述两个要素的总和。要素的总和。 特殊扫描方式除外。特殊扫描方式除外。华东医院华东医院CTCT机的主要技术性能目的机的主要技术性能目的4. 最长延续扫描时间最长延续扫描时间 指螺旋指螺旋CT扫描时，一次延续最长扫描时间扫描时，一次延续最长扫描时间 主要与球管的性能热容量和散热率有关，主要与球管的性能热容量和散热率有关， 其次与数据的采集速度和计算机的处置能其次与数据的采集速度和计算机的处置能力有关。力有关。 在选购螺旋在选购螺旋CT机时，这个目的相对较重要机时，这个目的相对较

47、重要华东医院华东医院CTCT机的主要技术性能目的机的主要技术性能目的5. 高对比分辨率高对比分辨率 是是CT机在高对比情况下，分辨相邻两个机在高对比情况下，分辨相邻两个最小物体的才干。最小物体的才干。 这是衡量一台这是衡量一台CT机的重要性能目的，与机的重要性能目的，与CT图像的明晰度亲密相关。图像的明晰度亲密相关。 中档中档CT的高对比分辨率在的高对比分辨率在10LP/cm； 高档高档CT可达可达30LP/cm甚至以上。甚至以上。华东医院华东医院CTCT机的主要技术性能目的机的主要技术性能目的6. 低对比分辨率低对比分辨率 在低对比度情况下，相邻两个物体的最小在低对比度情况下，相邻两个物体的

48、最小分辨才干。分辨才干。 这也是衡量一台这也是衡量一台CT机的重要性能目的。机的重要性能目的。 表示方法是某一物体大小的百分浓度差，表示方法是某一物体大小的百分浓度差，并且与运用的射线剂量有关。并且与运用的射线剂量有关。华东医院华东医院7. 时间分辨率时间分辨率时间分辨率是影像设备单位时间内采集图像时间分辨率是影像设备单位时间内采集图像的帧数。是影像设备性能的重要参数之一，的帧数。是影像设备性能的重要参数之一，它与采集时间、重建时间和延续成像才干有它与采集时间、重建时间和延续成像才干有关。如多层螺旋关。如多层螺旋CT的心脏成像，时间分辨率的心脏成像，时间分辨率的高低那么决议了的高低那么决议了C

49、T机在这方面适用性和运用机在这方面适用性和运用范围。范围。CTCT机的主要技术性能目的机的主要技术性能目的华东医院华东医院CTCT机的主要技术性能目的机的主要技术性能目的8. 球管的热容量和散热率球管的热容量和散热率 热容量是物体能接受热量的才干，散热率热容量是物体能接受热量的才干，散热率是指该物体的散热才干，这两者相辅相成。是指该物体的散热才干，这两者相辅相成。实际上这两个目的应该越大越好，但实践上实际上这两个目的应该越大越好，但实践上做不到。螺旋做不到。螺旋CT扫描机对这个要求显得比较扫描机对这个要求显得比较重要。重要。热容量单位热容量单位 MHU散热率单位散热率单位 kHU华东医院华东医

50、院华东医院华东医院CTCT的辐射防护的辐射防护华东医院华东医院CTCT的辐射防护的辐射防护1. CT检查辐射的特点检查辐射的特点 常规常规X线检查是宽束，线检查是宽束，CT检查是窄束。同检查是窄束。同样条件，窄束射线量样条件，窄束射线量宽束；宽束； 常规常规X线检查大都线检查大都100kV以下，以下，CT都在都在120kV以上。高能线硬穿透强，人体吸收少；以上。高能线硬穿透强，人体吸收少； 与常规与常规X线相比，线相比，CT的元器件转换效率高、的元器件转换效率高、损失少；损失少； 与常规与常规X线相比，线相比，CT滤过要求高，射线能滤过要求高，射线能相对单一软射线少，对人体危害少。相对单一软射

51、线少，对人体危害少。华东医院华东医院CTCT的辐射防护的辐射防护2. CT检查的防护原那么检查的防护原那么 CT检查的正当化检查的正当化 减少不用要的扫描减少不用要的扫描 陪伴人员应分开扫描室或穿防护衣陪伴人员应分开扫描室或穿防护衣 尽能够减少扫描野和降低扫描剂量尽能够减少扫描野和降低扫描剂量 做好扫描区以外部位的遮盖防护做好扫描区以外部位的遮盖防护 定期检测机房的射线走漏定期检测机房的射线走漏华东医院华东医院CTCT的辐射防护的辐射防护3. X线常用辐射防护剂量单位线常用辐射防护剂量单位 部分剂量部分剂量 是与球管的毫安秒有关的人体是与球管的毫安秒有关的人体某一点剂量当量，单位是某一点剂量当

52、量，单位是Sv/100mAs 个人剂量个人剂量 又称皮肤剂量或外表剂量。是又称皮肤剂量或外表剂量。是与射线曝光量有关的人体外表软组织某一点与射线曝光量有关的人体外表软组织某一点的剂量当量，单位是的剂量当量，单位是Sv。 全身剂量全身剂量 是假定全身各处的照射量一致是假定全身各处的照射量一致时，各部位和器官剂量当量的平均值，单位时，各部位和器官剂量当量的平均值，单位是是Sv。华东医院华东医院CTCT的辐射防护的辐射防护 有效剂量当量有效剂量当量 是相关器官或组织由一加是相关器官或组织由一加权数权数WT相乘后，平均剂量当量的总和，单相乘后，平均剂量当量的总和，单位是位是Sv。 吸收剂量吸收剂量 是

53、物质对电离辐射能吸收的物是物质对电离辐射能吸收的物理量，以戈瑞理量，以戈瑞(Gy)表示。表示。 照射剂量照射剂量 是电离辐射经过空气后电荷的是电离辐射经过空气后电荷的物理量，以库仑物理量，以库仑/千克千克(C/kg)表示。表示。 剂量当量剂量当量 吸收剂量被一系数相乘后称作吸收剂量被一系数相乘后称作剂量当量，单位是希澳特剂量当量，单位是希澳特(Sv)。华东医院华东医院CTCT的辐射防护的辐射防护4. CT扫描线束的外形和分布扫描线束的外形和分布 轴向观轴向观 扇形扇形 侧向观侧向观 窄束窄束 剂量分配丈量单位剂量分配丈量单位 常用函数常用函数D(z)表示表示华东医院华东医院CTCT的辐射防护的

54、辐射防护轴向观轴向观 侧向观侧向观华东医院华东医院CTCT的辐射防护的辐射防护扫描时射线的分布扫描时射线的分布华东医院华东医院CTCT的辐射防护的辐射防护有或无探测器端准直器对图像质量的影响有或无探测器端准直器对图像质量的影响华东医院华东医院CTCT的辐射防护的辐射防护有或无探测器端准直器对图像质量的影响有或无探测器端准直器对图像质量的影响无探测器端准直器无探测器端准直器 有探测器端准直器有探测器端准直器华东医院华东医院华东医院华东医院CTCT成像的根本概念成像的根本概念华东医院华东医院CTCT成像的根本概念成像的根本概念矩阵矩阵(matrix)矩阵是像素以二维方式编排的阵列，它与重建后图像矩

55、阵是像素以二维方式编排的阵列，它与重建后图像的质量有关。的质量有关。在一样大小的采样野中，相对而言，矩阵越大像素就在一样大小的采样野中，相对而言，矩阵越大像素就越多，重建后的图像质量越高。越多，重建后的图像质量越高。但但CT扫描中，并不是矩阵越大越好。扫描中，并不是矩阵越大越好。常用的矩阵大小有常用的矩阵大小有256 256，320 320，512 512精度精度 灰度灰度(bit数数)，与密度分辨率有关。，与密度分辨率有关。华东医院华东医院CTCT成像的根本概念成像的根本概念华东医院华东医院CTCT成像的根本概念成像的根本概念体素与像素体素与像素(voxel and pixel)体素：体积单

56、位。体素：体积单位。CT扫描中，根据断层厚度的设置，扫描中，根据断层厚度的设置， 矩阵的大小，能被矩阵的大小，能被CT扫描的最小体积单位。扫描的最小体积单位。 体素作为体积单位有三要素，即长、宽、高。体素作为体积单位有三要素，即长、宽、高。 通常通常CT中体素的长和宽都是中体素的长和宽都是1mm，高度或深度，高度或深度 根据层厚可分别为根据层厚可分别为10、5、3、2、1mm等。等。像素：又称为像元，是构成像素：又称为像元，是构成CT图像的最小单位。它与图像的最小单位。它与 体素相对应，体素的大小在体素相对应，体素的大小在CT图像上的表现，图像上的表现， 即为像素。即为像素。华东医院华东医院C

57、TCT成像的根本概念成像的根本概念体素体素华东医院华东医院CTCT成像的根本概念成像的根本概念原始数据原始数据raw data对物体进展扫描后由探测器接纳到的信号，经模数对物体进展扫描后由探测器接纳到的信号，经模数转换后传送给计算机，其间未经图像重建处置的数转换后传送给计算机，其间未经图像重建处置的数据被称为原始数据。据被称为原始数据。华东医院华东医院CTCT成像的根本概念成像的根本概念重建重建reconstruction原始扫描数据经计算机采用特定的算法进展预处置原始扫描数据经计算机采用特定的算法进展预处置和重建处置后，最后得到能用于诊断的一幅图像，和重建处置后，最后得到能用于诊断的一幅图像

58、，该处置方法和过程被称为重建。该处置方法和过程被称为重建。CT中专门用于图像重建处置的计算机，被称为阵列中专门用于图像重建处置的计算机，被称为阵列处置器处置器array processor。华东医院华东医院CTCT成像的根本概念成像的根本概念重组重组reformation重组是不涉及原始数据处置的一种图像处置方法，如重组是不涉及原始数据处置的一种图像处置方法，如多平面图像重组多平面图像重组矢状面、冠状面等矢状面、冠状面等、三维成像、三维成像、最大密度投影等一些图像的后处置。最大密度投影等一些图像的后处置。目前目前CT图像的后处置都是在横断面图像的根底上，重图像的后处置都是在横断面图像的根底上，

59、重新组合构建，因此重组图像的质量与已构成的横断面新组合构建，因此重组图像的质量与已构成的横断面图像有亲密的关系，尤其是层厚与扫描方式。普通，图像有亲密的关系，尤其是层厚与扫描方式。普通，层厚越薄，重组效果越好；另外，螺旋扫描方式也要层厚越薄，重组效果越好；另外，螺旋扫描方式也要优于非螺旋扫描方式。优于非螺旋扫描方式。华东医院华东医院CTCT成像的根本概念成像的根本概念扫描野与显示野扫描野与显示野field of view, FOV扫描野或有效视野是扫描前设定的可扫描范围。扫描野或有效视野是扫描前设定的可扫描范围。根据各厂家的设定，扫描野可有一个或数个，大小范围根据各厂家的设定，扫描野可有一个或

60、数个，大小范围为为1650cm。单个扫描野的。单个扫描野的CT机，扫描野的大小在机，扫描野的大小在40 50cm之间。之间。扫描完成后，大多数扫描完成后，大多数CT机仍可调理有效视野的大小，调机仍可调理有效视野的大小，调节后的有效视野称为显示野。实际上，显示野不能大于节后的有效视野称为显示野。实际上，显示野不能大于扫描野。扫描野。华东医院华东医院CTCT成像的根本概念成像的根本概念算法算法algorithm 算法是针对计算机图像重建中特定输入和输出算法是针对计算机图像重建中特定输入和输出的一组规那么。算法的主要特征是不能有任何模糊的的一组规那么。算法的主要特征是不能有任何模糊的含义，所以算法规