CT設(shè)備CT設(shè)備3一、何為CT？CT（ComputedTomography）:計(jì)算機(jī)斷層成像CT是通過對(duì)穿過人體組織前后的X線強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，利用數(shù)學(xué)算法和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行運(yùn)算后，顯示組織斷層結(jié)構(gòu)的醫(yī)用診斷設(shè)備。二、CT的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)重建數(shù)學(xué)的發(fā)展：即各種投影算法的建立計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展：計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)學(xué)模型的完美結(jié)合X線探測(cè)器的發(fā)展CT設(shè)備概述4三、CT的發(fā)展歷程1917-1956年，各種數(shù)學(xué)算法原理的出現(xiàn)和發(fā)展1961年，采用閃爍晶體的光電倍增管作為探測(cè)器可分辨塑料塊中的鐵釘1963年影像重建數(shù)學(xué)在醫(yī)學(xué)上取得突破進(jìn)展1967年Hounsfield發(fā)明了CT的基本組成設(shè)備。（Hounsfield于1979年獲諾貝爾獎(jiǎng)。）Hounsfield于2004年8月12日在英國逝世，享年84歲1971年，進(jìn)行了第一次人體成像1972年，英國放射學(xué)研究年會(huì)和北美放射年會(huì)（RSNA）上，宣布X－CT誕生。CT設(shè)備概述5Hounsfield和Cormack因發(fā)明CT獲得1979年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)。CentralResearchLaboratories,EMILondonG.N.Hounsfield

A.M.Cormack

TuftsUniversityMedford,MA,USAElectricandMusicalIndustries

百代唱片公司CT設(shè)備概述6四、CT的出現(xiàn)對(duì)醫(yī)學(xué)的貢獻(xiàn)在無創(chuàng)且無任何不適感的情況下對(duì)人體各部位進(jìn)行檢測(cè)，顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)X線攝影信息疊加，密度分辨率低US圖像視野小MR掃描時(shí)間長，檢查病人受限制斷層成像密度分辨率高，對(duì)軟組織分辨能力高。（相對(duì)于X射線成像術(shù)）投影劑量?。ㄏ鄬?duì)于X射線成像術(shù)）動(dòng)態(tài)范圍大（相對(duì)于X光片）無損檢測(cè)存儲(chǔ)方便CT的優(yōu)點(diǎn)CT設(shè)備概述71、第一代CT：單束X線，單組探測(cè)器平移運(yùn)動(dòng)速度很慢2、第2代CT：類似第1代多組探測(cè)器速度有所提高，僅可進(jìn)行頭顱和脊柱掃描

CT設(shè)備的演變83、第3代CT:全新設(shè)計(jì),多排多組探測(cè)器旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)高速,可滿足呼吸運(yùn)動(dòng)下的掃描4、第4代CT:環(huán)形探測(cè)器，探測(cè)器范圍360度，X線球管在機(jī)架內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描。探測(cè)器固定，球管旋轉(zhuǎn)，一次掃描可獲得大量數(shù)據(jù)。高速，靈活，偽影小。CT設(shè)備的演變91代4代3代2代CT設(shè)備的演變105.E-BeamCTScannerSpeed:50,100msThickness:1.5,3,6,10mmECGtriggercardiacimagesCT設(shè)備的演變11CT設(shè)備的演變12

利用高度準(zhǔn)直X線束環(huán)繞人體某一部位,并以一定層厚的層面進(jìn)行斷層掃描,部分X線光子被組織器官吸收,X線強(qiáng)度因而衰減,未被吸收的X線光子穿透人體后,由探測(cè)器接收,將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽夂?經(jīng)放大由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),再經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào),輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理.CT成像的原理13圖象形成過程:CT每掃描一次，即可得到一個(gè)方程，經(jīng)過若干次掃描，即得到一聯(lián)立方程。經(jīng)過計(jì)算機(jī)運(yùn)算（傅立葉轉(zhuǎn)換、反投影法等）可以解出這一聯(lián)立方程，從而求出每個(gè)體素的X線吸收系數(shù)或衰減系數(shù)，將其排列成數(shù)字矩陣（digitalmatrix），數(shù)字矩陣經(jīng)過數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器（D/A）把數(shù)字矩陣中的每個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)變?yōu)橛珊诘桨撞煌叶鹊男》綁K，即像素（pixel），也按矩陣排列，即構(gòu)成了CT圖像。CT成像的原理14CT成像的原理15高壓發(fā)生器X線球管人體模型探測(cè)器群操作控制臺(tái)多幅激光照相機(jī)電子計(jì)算機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)外存儲(chǔ)器CRT顯示器CT影像設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)與工作原理流程CT成像的原理16CT成像的原理

CT設(shè)備CT設(shè)備19一、何為CT？CT（ComputedTomography）:計(jì)算機(jī)斷層成像CT是通過對(duì)穿過人體組織前后的X線強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，利用數(shù)學(xué)算法和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行運(yùn)算后，顯示組織斷層結(jié)構(gòu)的醫(yī)用診斷設(shè)備。二、CT的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)重建數(shù)學(xué)的發(fā)展：即各種投影算法的建立計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展：計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)學(xué)模型的完美結(jié)合X線探測(cè)器的發(fā)展CT設(shè)備概述20三、CT的發(fā)展歷程1917-1956年，各種數(shù)學(xué)算法原理的出現(xiàn)和發(fā)展1961年，采用閃爍晶體的光電倍增管作為探測(cè)器可分辨塑料塊中的鐵釘1963年影像重建數(shù)學(xué)在醫(yī)學(xué)上取得突破進(jìn)展1967年Hounsfield發(fā)明了CT的基本組成設(shè)備。（Hounsfield于1979年獲諾貝爾獎(jiǎng)。）Hounsfield于2004年8月12日在英國逝世，享年84歲1971年，進(jìn)行了第一次人體成像1972年，英國放射學(xué)研究年會(huì)和北美放射年會(huì)（RSNA）上，宣布X－CT誕生。CT設(shè)備概述21Hounsfield和Cormack因發(fā)明CT獲得1979年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)。CentralResearchLaboratories,EMILondonG.N.Hounsfield

A.M.Cormack

TuftsUniversityMedford,MA,USAElectricandMusicalIndustries

百代唱片公司CT設(shè)備概述22四、CT的出現(xiàn)對(duì)醫(yī)學(xué)的貢獻(xiàn)在無創(chuàng)且無任何不適感的情況下對(duì)人體各部位進(jìn)行檢測(cè)，顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)X線攝影信息疊加，密度分辨率低US圖像視野小MR掃描時(shí)間長，檢查病人受限制斷層成像密度分辨率高，對(duì)軟組織分辨能力高。（相對(duì)于X射線成像術(shù)）投影劑量小（相對(duì)于X射線成像術(shù)）動(dòng)態(tài)范圍大（相對(duì)于X光片）無損檢測(cè)存儲(chǔ)方便CT的優(yōu)點(diǎn)CT設(shè)備概述231、第一代CT：單束X線，單組探測(cè)器平移運(yùn)動(dòng)速度很慢2、第2代CT：類似第1代多組探測(cè)器速度有所提高，僅可進(jìn)行頭顱和脊柱掃描

CT設(shè)備的演變243、第3代CT:全新設(shè)計(jì),多排多組探測(cè)器旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)高速,可滿足呼吸運(yùn)動(dòng)下的掃描4、第4代CT:環(huán)形探測(cè)器，探測(cè)器范圍360度，X線球管在機(jī)架內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描。探測(cè)器固定，球管旋轉(zhuǎn)，一次掃描可獲得大量數(shù)據(jù)。高速，靈活，偽影小。CT設(shè)備的演變251代4代3代2代CT設(shè)備的演變265.E-BeamCTScannerSpeed:50,100msThickness:1.5,3,6,10mmECGtriggercardiacimagesCT設(shè)備的演變27CT設(shè)備的演變28

利用高度準(zhǔn)直X線束環(huán)繞人體某一部位,并以一定層厚的層面進(jìn)行斷層掃描,部分X線光子被組織器官吸收,X線強(qiáng)度因而衰減,未被吸收的X線光子穿透人體后,由探測(cè)器接收,將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽夂?經(jīng)放大由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),再經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào),輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理.CT成像的原理29圖象形成過程:CT每掃描一次，即可得到一個(gè)方程，經(jīng)過若干次掃描，即得到一聯(lián)立方程。經(jīng)過計(jì)算機(jī)運(yùn)算（傅立葉轉(zhuǎn)換、反投影法等）可以解出這一聯(lián)立方程，從而求出每個(gè)體素的X線吸收系數(shù)或衰減系數(shù)，將其排列成數(shù)字矩陣（digitalmatrix），數(shù)字矩陣經(jīng)過數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器（D/A）把數(shù)字矩陣中的每個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)變?yōu)橛珊诘桨撞煌叶鹊男》綁K，即像素（pixel），也按矩陣排列，即構(gòu)成了CT圖像。CT成像的原理30CT成像的原理31高壓發(fā)生器X線球管人體模型探測(cè)器群操作控制臺(tái)多幅激光照相機(jī)電子計(jì)算機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)外存儲(chǔ)器CRT顯示器CT影像設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)與工作原理流程CT成像的原理32CT成像的原理硬件結(jié)構(gòu)軟件系統(tǒng)33CT設(shè)備的組成34一、CT硬件結(jié)構(gòu)CT設(shè)備的組成機(jī)架底座機(jī)架底座650-700mm20°-30°X線球管準(zhǔn)直器探測(cè)器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)35一、CT硬件結(jié)構(gòu)CT設(shè)備的組成36球管系統(tǒng)管芯一、CT硬件結(jié)構(gòu)CT設(shè)備的組成37球管系統(tǒng)一、CT硬件結(jié)構(gòu)熱容量的單位MHU，X線球管的熱容量越大，表示可承受的工作電流越大，連續(xù)工作的時(shí)間也越長；

散熱率的單位是kHU，散熱率越高，說明X線球管的性能越好。CT設(shè)備的組成38球管系統(tǒng)一、CT硬件結(jié)構(gòu)CT設(shè)備的組成39球管系統(tǒng)一、CT硬件結(jié)構(gòu)CT設(shè)備的組成40Anode

Cathode

e-beam

x-rays

一、CT硬件結(jié)構(gòu)球管系統(tǒng)41一、CT硬件結(jié)構(gòu)球管系統(tǒng)—飛焦點(diǎn)技術(shù)在X射線產(chǎn)生過程中，電子束在磁偏轉(zhuǎn)線圈作用下，轟擊在陽極靶面的不同位置，使焦點(diǎn)在兩個(gè)不同的靶面位置快速變換，達(dá)到4640次/秒。如果在掃描平面內(nèi)(X,Y軸上)采用飛焦點(diǎn)，能在不增加X射線的情況下，多角度記錄每次掃描的每個(gè)投影，使探測(cè)器的采樣間距提高了一倍，提高平面內(nèi)的空間分辨率，大幅改善圖像的清晰度；如果將飛焦點(diǎn)技術(shù)應(yīng)用到Z軸上，即使焦點(diǎn)在Z軸方向上周期性運(yùn)動(dòng)(即Z-Sharp技術(shù))，能使同時(shí)采集的CT排數(shù)加倍，得到雙倍于探測(cè)器數(shù)量的圖像。CT設(shè)備的組成42準(zhǔn)直器后準(zhǔn)直器前準(zhǔn)直器+濾過器一、CT硬件結(jié)構(gòu)CT設(shè)備的組成準(zhǔn)直器一、CT硬件結(jié)構(gòu)CT中存在兩種準(zhǔn)直器：X線球管側(cè)準(zhǔn)直器和探測(cè)器側(cè)準(zhǔn)直器二者必須精確對(duì)準(zhǔn)。CT設(shè)備的組成44探測(cè)器一、CT硬件結(jié)構(gòu)是DAS系統(tǒng)中重要的部件，其主要功能有：①接受透過病人檢查部位的X射線；②將接收到的X線轉(zhuǎn)換成模擬形式的電子信號(hào)；③將模擬信號(hào)放大；④將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)（通過A/D轉(zhuǎn)換器）。CT設(shè)備的組成45探測(cè)器到DAS電信號(hào)氙氣探測(cè)器X-ray一、CT硬件結(jié)構(gòu)氣體電離室，當(dāng)X線進(jìn)入探測(cè)器時(shí)，極板間的氙氣被電離形成帶電離子，在電場(chǎng)作用下，帶電離子沿著電場(chǎng)線形移動(dòng)形成電流，該電流在外電路電阻中產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)，輸送到檢測(cè)電路。CT設(shè)備的組成46探測(cè)器一、CT硬件結(jié)構(gòu)閃爍晶體探測(cè)器是利用某些晶體受到照射后發(fā)光的特征制成的，常用的閃爍晶體有碘化鈉等，具有殘光少，轉(zhuǎn)換效率高，性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。稀土陶瓷探測(cè)器（rare-earthceramicdetector）:用摻雜稀土金屬的透明光學(xué)陶瓷來替代傳統(tǒng)的閃爍晶體，與光電二極管配合來構(gòu)成探測(cè)器。特點(diǎn)：X線利用率可達(dá)99%，光電轉(zhuǎn)換率高、與光電二極管響應(yīng)匹配最好、更低余暉以及更高的穩(wěn)定性。CT設(shè)備的組成47探測(cè)器一、CT硬件結(jié)構(gòu)CT設(shè)備的組成48探測(cè)器一、CT硬件結(jié)構(gòu)探測(cè)器的特性效率、穩(wěn)定性、響應(yīng)性、準(zhǔn)確性、一致性效率：指它從線束吸收能量的百分?jǐn)?shù)。理想情況下，探測(cè)器效率應(yīng)該是100％。這樣，全部線束將被截獲，這將減少病人的曝光量。影響探測(cè)器效率的因素：幾何效率吸收效率CT設(shè)備的組成49探測(cè)器一、CT硬件結(jié)構(gòu)

(1)幾何效率：幾何效率＝

幾何效率是由每個(gè)探測(cè)器的孔徑和相關(guān)的每個(gè)探測(cè)器所占總空間的比來決定的。這個(gè)空間包括探測(cè)器本身和靜止的準(zhǔn)直器，或它與相鄰一個(gè)探測(cè)器之間的間隔。射入間隔的輻射不能被探測(cè)器吸收，因而無助于圖像的形成。理想的情況是探測(cè)器所占的范圍要比間隔大。探測(cè)器有效寬度探測(cè)數(shù)據(jù)有效寬度+無效的空間CT設(shè)備的組成50探測(cè)器一、CT硬件結(jié)構(gòu)(2)吸收效率：吸收效率是指輻射進(jìn)入探側(cè)器而被吸收的百分率，這與探測(cè)器的厚度有關(guān)，并在某種程度上，與X線光子的能量有關(guān)。(3)總檢測(cè)效率：總檢測(cè)效率是幾何效率和吸收效率的乘積。實(shí)際的探測(cè)器總檢測(cè)效率在50％一80％之間。探測(cè)器的效率越高，在一定圖像質(zhì)量水平的前提下病人接受的劑量越少。CT設(shè)備的組成51探測(cè)器一、CT硬件結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性穩(wěn)定性是指從某一瞬時(shí)到另一瞬時(shí)探測(cè)器的一致性和還原性，探測(cè)器需經(jīng)常進(jìn)行校準(zhǔn)以保證其穩(wěn)定性。第一、二代掃描機(jī)中，每次平移運(yùn)行結(jié)束后都要校準(zhǔn)探測(cè)器。第三代掃描機(jī)每天僅校準(zhǔn)一次。第四代掃描機(jī)在每一次旋轉(zhuǎn)期間對(duì)探測(cè)器校正兩次CT設(shè)備的組成52探測(cè)器一、CT硬件結(jié)構(gòu)響應(yīng)性探測(cè)器的響應(yīng)是指探測(cè)器接收、記錄和拋棄一個(gè)信號(hào)所需的時(shí)間。一個(gè)探測(cè)器應(yīng)瞬時(shí)地響應(yīng)一個(gè)信號(hào)，然后立即迅速地拋棄該信號(hào)并為響應(yīng)下一個(gè)信號(hào)作好準(zhǔn)備。主要影響因素：余輝會(huì)產(chǎn)生零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，可進(jìn)行修正處理CT設(shè)備的組成53探測(cè)器一、CT硬件結(jié)構(gòu)

準(zhǔn)確性

由于人體軟組織及病理變化所致衰減系數(shù)的變化是很小的，因此，穿過人體的線束強(qiáng)度也只引起很小的變化。如果探測(cè)器對(duì)衰減系數(shù)的測(cè)量不夠準(zhǔn)確，測(cè)量中的小誤差可能被誤認(rèn)為信號(hào)的變化。探測(cè)器的準(zhǔn)確性要求探測(cè)系統(tǒng)必須具有如下特點(diǎn)：低電子噪聲、線性、各探測(cè)器的均勻一致性