醫(yī)用放射診斷與治療設(shè)備----X射線計(jì)算機(jī)體層攝影裝置

        常規(guī)X射線攝影以及后來(lái)出現(xiàn)的各種數(shù)字化X射線成像技術(shù)，是人體三維結(jié)構(gòu)的二維重疊顯示，其結(jié)果必然使人體內(nèi)部組織影像互相重疊，不易分辨出病灶的確切位置和細(xì)節(jié)。 此外，常規(guī)X射線攝影對(duì)于吸收系數(shù)很接近的組織肝臟、胰腺中的病變難以區(qū)分，這些部位在臨床上被視為常規(guī)X射線診斷的盲區(qū)。 1914年，俄國(guó)學(xué)者K. Maenep依照運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生模糊的理論，首先提出體層攝影的理論。 1917年，奧地利數(shù)學(xué)家Radon提出了圖像重建理論的數(shù)學(xué)方法。1930年意大利的Vallebona開(kāi)始將體層攝影的有關(guān)理論和它的使用方涪應(yīng)用于臨床并取得了很好的臨床效果， 1947年率先取得了以人體為模型的橫斷面影像。1961年美國(guó)神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)生Oldendorf提 出r電子計(jì)算機(jī)x射線體層技術(shù)的理論。美國(guó)物理學(xué)家A．M．Corrnack發(fā)明了簡(jiǎn)單的CT模擬裝置。1968年英國(guó)工程師Hounsfild與神經(jīng)放射學(xué)家Ambrose共同協(xié)作設(shè)計(jì)，于1972年由英國(guó)EMI公司制造了用于頭部掃描的電子計(jì)算機(jī)X射線體層裝置并在英l司放射學(xué)會(huì) 學(xué)術(shù)會(huì)議上公之于世，稱EMI掃描儀。1974年在蒙特利爾(Montreal)召開(kāi)的次國(guó)際 專題討論會(huì)上正式將這種檢查方法稱作電子計(jì)算機(jī)體層攝影( computed tomography，CT)。 CT的發(fā)明被認(rèn)為是自1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線以來(lái)，在放射醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)物理和相關(guān)學(xué)科領(lǐng) 域里，沒(méi)有能與之相比擬的發(fā)明。為此，Hounsfield和Cormack獲得了1979年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

        一、X射線計(jì)算機(jī)體層攝影裝置成像原理 X射線計(jì)算機(jī)體層攝影(X-ray computed tomography，CT)X稱“計(jì)算機(jī)體層攝影”，是 利用人體內(nèi)各種組織對(duì)X射線的吸收差異，即測(cè)定X射線在人體內(nèi)的衰減系數(shù)為基礎(chǔ)，采用一窟數(shù)學(xué)方法，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理，得出該層面內(nèi)的衰減系數(shù)值在人體內(nèi)的二維分布矩陣， 并轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像畫面上的灰度分布，從而實(shí)現(xiàn)建立斷層圖像的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。

        （一）CT成像基本原理
        1．CT成像的幾個(gè)基本概念

        (1)體層：所謂體層，指的是受檢體中的一個(gè)薄層，又稱之為斷層，此斷層的兩個(gè)表面可粗略視為平行的平面。CT建立一幅圖像的掃描過(guò)程中，受檢體中被X射線束透射的部分 就是此斷層。

        (2)像素：所謂像素，是指構(gòu)成圖像的基本單元，是具有一定分辨能力的感光點(diǎn)。對(duì)于 二維網(wǎng)像來(lái)|兌，像素就是圖像平面的面積元，接一定的大小和一定的坐標(biāo)人為地劃分。一幅 圖像劃分的像素?cái)?shù)越多，像素就越小，U面就越清晰，攜帶的生物信息量就越大。各像素的 坐標(biāo)排序耍與各體素的坐標(biāo)排序相同，即像素和體素在坐標(biāo)上一一對(duì)應(yīng)。

        (3)體素：所謂體索，是指在受檢體內(nèi)欲成像的層面上按一定的大小和一定的坐標(biāo)人為劃分的小體積元。對(duì)劃分好的體素進(jìn)行空間的編碼，即形成編好序號(hào)的體索陣列。一般體素的大小是：長(zhǎng)和寬為l-2mm，高（體層的厚度）為3~10mm。實(shí)際上劃分體素是對(duì)掃描野，即受檢體所在的接受掃描層面的劃分。劃分的方案有多種，如256×256、320×320、 512×512等。

        2．線性衰減系數(shù)CT本質(zhì)上是一種利用X射線穿透人體后的衰減特性作為診斷依據(jù)的。在物理學(xué)原理方面，CT與普通X射線檢查具有一致性，都遵從X射線指數(shù)衰減規(guī) 律。如圖5-20所示，對(duì)于輻射強(qiáng)度為j的單能X射線穿過(guò)厚度為d的均勻物質(zhì)后，其出射 的強(qiáng)度f(wàn)可由公式f—I。e-d（朗伯比爾定律）表示，其中的“即為此均勻物質(zhì)的吸收系數(shù)。 在C圖像中的像素值（即灰度值）就是人體相應(yīng)位置體素的“值的反映（當(dāng)然假設(shè)體素是均勻的）。 

        當(dāng)X射線穿過(guò)一組厚度相同、“值不同的物體時(shí)，其強(qiáng)度與入射x射線的強(qiáng)度關(guān)系為： 即：

沿X射線束路徑s上的介質(zhì)對(duì)x射線的衰減系數(shù)是不均勻的，隨s連續(xù)變化。列上式兩邊取對(duì)數(shù)，得：

式（5-1）即為建立CT圖像的基本方程。如果式中入射X射線強(qiáng)度h通過(guò)物體吸收后 的X射線強(qiáng)度，和物體的厚度c，均為已知數(shù)，那么沿X射線路徑上的吸收系數(shù)之和就可以 計(jì)算出來(lái)。而每個(gè)小單元的吸收系數(shù)的求解，必須從不同方向進(jìn)行掃描，收集足夠的數(shù)據(jù)建 立足夠多的線性方程式，求得各個(gè)吸收系數(shù)。

        3．CT值CT圖像中的像素值并不使用衰減系數(shù)“值，因?yàn)?ldquo;值在使用不同的管電壓或?yàn)V過(guò)器時(shí)是不同的，這將使圖像像素值的直接比較顯得用難。因此，相對(duì)于水的衰減計(jì)算出來(lái)的衰減系數(shù)稱為CT值。為了紀(jì)念CT的發(fā)明者，將CT值的單位指定為Hounsfield單位(HU)。對(duì)于一組織T，它的衰減系數(shù)為“，，則它的CT值由式(5-2)表示：

由此可知，水的CT值一O，空氣的CT值=1000HU，人體其他組織的CT值如表5-31012)個(gè)不同的CT值，CT圖像的像素僮可以用12位二進(jìn)制數(shù)表示。

 

        （二）CT圖像重建原理
        CT中將采集的各個(gè)剖面數(shù)據(jù)（也叫原始數(shù)據(jù)）通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算獲得圖像的過(guò)程叫圖像 重建。目前CT圖像重建方法很多，綜合起來(lái)，大致有兩大類。

直接法是直接求解線性方程系數(shù)的方法；問(wèn)接法是首先進(jìn)行傅立葉變換，再反變換．即 可導(dǎo)出吸收系數(shù)，而重建山圖像。目前用的較多的方法是褶積法，它是將測(cè)量數(shù)據(jù)傅立葉變換到頻域空間，與濾波函數(shù)卷積（即通常講的濾波）后反變換到時(shí)域，然后反投影。褶積法處 理速度快，圖像清晰等。在實(shí)際應(yīng)用巾，常根據(jù)不同組織結(jié)構(gòu)，加人權(quán)函數(shù)加以修正。無(wú)論 采用什么方法重建圖像，所采集的原始數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確。

        (三) CT技術(shù)和指標(biāo)
        1.窗寬和窗位CT圖像的像素值范圍為4096，所以可以顯示4096個(gè)灰度級(jí)，但是人眼只能識(shí)別多64個(gè)灰度級(jí)，所以在圖像顯示時(shí)一般只顯示感興趣的一段CT值，這段CT值范圍叫窗寬，其中心位置的值叫窗位。大于窗寬的CT值在顯示時(shí)都顯示為白色，小于窗 寬的CT值在都顯示力黑色。通過(guò)調(diào)節(jié)窗寬和窗位可以使阿像顯示不同的細(xì)節(jié)，有利于圖像的診斷。CT中的這種圖像顯示技術(shù)稱為窗口技術(shù)。

        2.空間分辨率也叫高對(duì)比度分辨率，是指圖像中對(duì)比度晶大（CT值晟大和?。┑?兩點(diǎn)之間的分辨能力，也即CT對(duì)空間兩點(diǎn)的辨別能力，常用mm或線對(duì)數(shù)／cm表示。

        3.密度分辨率也叫低對(duì)比度分辨率，是指分辨對(duì)比度較?。–T值之差小于10HU） 的物體微小差別的能力，也即描述不同人體組織物理密度的微小差別的能力。常用百分單位表示，通常CT機(jī)的密度分辨率為0 3%-2%／cm2。

        4.偽影在圖像巾存在，但在實(shí)際物體中并不存在的那部分圖像；CT圖像中，偽影的山現(xiàn) 可以表現(xiàn)為一個(gè)虛假結(jié)構(gòu)（像混雜偽影、線束硬化偽影、運(yùn)動(dòng)偽影和局部容積偽影）或CT值錯(cuò)誤。

        5. CT主要技術(shù)指標(biāo)

        (l)掃描時(shí)間：是指完成一次數(shù)據(jù)采集X射線穿透人體所持續(xù)的時(shí)間；螺旋CT的掃描 時(shí)間是指限定掃描架旋轉(zhuǎn)360。的時(shí)間。

        (2)掃捕方式：是指球管和探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)方式，有代和第二代CT的平移／旋轉(zhuǎn)方 式，第三代CT的旋轉(zhuǎn)／旋轉(zhuǎn)方式和第四代CT的旋轉(zhuǎn)／靜止方式，螺旋CT屬于螺旋掃描方 式，有低壓滑環(huán)和高壓滑環(huán)之分。

        (3)斷層厚度：是指掃描切片的厚度，有0.5mm、1mm、2mm、5mm、10mm之分，在掃描
時(shí)可以選擇。

        (4)重建時(shí)間：是指在主計(jì)算機(jī)的控制下，將原始數(shù)據(jù)重建成顯示圖像的數(shù)據(jù)矩陣所需要的時(shí)間。

        (5)重建矩陣：是指將原始數(shù)據(jù)計(jì)算出的CT圖像的矩陣大小。早期有256×256，現(xiàn)在 常用為512×512，高的有1024×1024。

        (6)探測(cè)器數(shù)目：第三代陣列探測(cè)器或第四代環(huán)形探測(cè)器的數(shù)目。 (7)球管熱容量及球管焦點(diǎn)：見(jiàn)X射線及X射線管。

        二、X射線計(jì)算機(jī)體層攝影裝置的組成一臺(tái)完整的CT由三個(gè)主要部分構(gòu)成，如圖5-21所示：①數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它包含X射線高壓發(fā)生器、X射線管、準(zhǔn)直器、濾過(guò)器、探測(cè)器、掃描架、掃描床、前置放大器及接口電路等； ②汁算機(jī)及圖像重建系統(tǒng)；③圖像顯示、I己錄和存儲(chǔ)系統(tǒng)。它包含顯示器、光驅(qū)、多幅照相 機(jī)、激光照相機(jī)、洗片機(jī)等。
 

 

        （一）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 1．掃描機(jī)架CT的掃描機(jī)架南兩部分組成。一是旋轉(zhuǎn)部分，主要南x射線管及其冷卻系統(tǒng)、準(zhǔn)直器及其控制系統(tǒng)、濾過(guò)器、數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)（包括探測(cè)器陣列）、滑環(huán)部分、高壓發(fā)生器等組成。二是同定部分，主要由旋轉(zhuǎn)支架、旋轉(zhuǎn)控制電機(jī)及其伺服系統(tǒng)、機(jī)架主控電路 板組成。 掃描機(jī)架的中問(wèn)是掃描孔，孔徑大小500-720mm不等•患者通過(guò)床面的平移將需要 掃描的部位移至掃描孔內(nèi)進(jìn)行掃描。為滿足不同人體不同部位檢查的需要，掃描機(jī)架還可以進(jìn)行±300的傾斜。

        (l)X射線管：x射線管是產(chǎn)生X射線的器件。CT機(jī)使用X射線管與一般X射線機(jī) 上使用的X射線管結(jié)構(gòu)基本相同，也有固定陽(yáng)極X射線管和旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X射線管兩種。安裝 時(shí)同定陽(yáng)極管的長(zhǎng)軸與探測(cè)器平行，旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X射線管的長(zhǎng)軸與探測(cè)器垂直。固定陽(yáng)極X射線管主要應(yīng)用在、二代CT機(jī)中，而、二代CT機(jī)現(xiàn)已被淘汰。第三、四代CT掃 描機(jī)多采用旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極球管，因掃描時(shí)間短，要求管電流較大，一般掃描時(shí)間為0 5-7秒，管 電流在l00-600mA，管電壓在l00-140kV。旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極焦點(diǎn)小，要求熱容量大，可達(dá)3-6M個(gè)熱單位，因此CT管結(jié)構(gòu)、靼面材料、燈絲熱變形系數(shù)、旋轉(zhuǎn)軸承的自由膨脹系數(shù)、高溫下的真空保持等，都要求有特殊的工藝措施才能保證在上述嚴(yán)格條件下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)前的CT管靶面多采用新型復(fù)合靶結(jié)構(gòu)，配有較大體積的石墨基以增大熱容量。外殼多為金屬 或陶瓷材料，同時(shí)配有油循環(huán)系統(tǒng)以使產(chǎn)生的熱量盡快擴(kuò)散。部分產(chǎn)品采用飛焦點(diǎn)或動(dòng)態(tài) 焦點(diǎn)技術(shù)。

        (2)高壓系統(tǒng)：包括高壓發(fā)生器和穩(wěn)壓裝置。高壓發(fā)生器的主要作用是給球管提供必要的管電壓和管電流，以及提供旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X射線管所需的陽(yáng)極啟動(dòng)電壓。與常規(guī)X射線機(jī) 相比，對(duì)于管電壓和管電流的控制CT中有它特殊的要求：

        ①管電壓的波動(dòng)會(huì)影響X射線能 世，X射線能量與物質(zhì)的衰減系數(shù)“值密切相關(guān)，從而影響根據(jù)“值重建的圖像質(zhì)繭。因此，提供給x射線管的管電壓和管電流必須有足夠的穩(wěn)定度(0 01%～0.05%)?，F(xiàn)在多采 用高頻逆變高壓技術(shù)，電壓一致性好、穩(wěn)定、紋波干擾小，圖像分辨力更高。

        ②在CT中X射 線的輻射方式有兩種，一種是連續(xù)輻射X射線工作方式，多用于代、第二代CT掃捕機(jī) 中；另一種是脈沖工作方式，在整個(gè)掃描周期中間斷性放射X射線，其控制方式有三種：高 壓開(kāi)關(guān)電路控制式、低壓控制式和柵控式，其中柵控式必須使用專門的櫥控X射線管。

        ③CT管電壓的選擇和調(diào)節(jié)不是連續(xù)的，可選擇的管電壓一般有80kV、100kV、110kV、 120kV、l30kV、140kV;管電流的選擇和蒯節(jié)類似于X射線機(jī)的攝影方式，可選30mA、 50mA、80mA、100mA、l20mA、150mA、l75mA、200mA(不同機(jī)型的選擇數(shù)值略有不同)。 為了能與掃捕運(yùn)動(dòng)步調(diào)一致，X射線發(fā)生器的控制必須由計(jì)算機(jī)控制，然而為了調(diào)試和維修的需要常設(shè)有手動(dòng)操作控制X射線方式。

        (3)水冷系統(tǒng)：一般掃描架內(nèi)有兩個(gè)冷卻電路，即X射線管冷卻電路和電子線路冷卻電 路。X射線管用絕緣油與空氣進(jìn)行軟交換，掃描機(jī)架靜止部分則用風(fēng)冷或水冷進(jìn)行熱軟交換。球管和機(jī)架內(nèi)有熱傳感器把信號(hào)傳給主計(jì)算機(jī)，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生中斷信號(hào)，機(jī)器 停止工作，直到溫度降低到正常范圍才可以重新工作。同時(shí)，主計(jì)算機(jī)根據(jù)掃描參數(shù)的沒(méi)定 預(yù)算熱量值，當(dāng)預(yù)算值超過(guò)正常范圍時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)在屏幕上給出提示，操作者可通過(guò)修改掃 描方案，如縮短掃描范圍，降低電流、電壓，螺旋CT可用增大螺距的方法等，直到計(jì)算認(rèn) 可。掃描機(jī)架內(nèi)部溫度一般在18-27℃，過(guò)高會(huì)影響到電子電路的熱穩(wěn)定性。

        2．?dāng)?shù)據(jù)獲取系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)(digital acquisition system，DAS)由探測(cè)器、緩沖器、 積分器和A/D轉(zhuǎn)換器等組成。m探測(cè)器檢測(cè)到模擬信號(hào)，在計(jì)算機(jī)控制下，經(jīng)緩沖、積分放大后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，變?yōu)樵嫉臄?shù)字信號(hào)。探測(cè)器是將X射線能量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)（模擬信號(hào)）的裝置，要求有高的探測(cè)效率、快的響應(yīng)時(shí)間、良好的穩(wěn)定性和寬的動(dòng)態(tài)范圍。一般CT用探測(cè)器有兩種基本類型：一種是收集電離電荷的探測(cè)器，有氣體和固體探測(cè)器，氣體探測(cè) 器主要有電離室（如高壓氙氣電離室）、正比計(jì)數(shù)器等；固體探測(cè)器主要是半導(dǎo)體探測(cè)器。另一種是閃爍晶體探測(cè)器，結(jié)構(gòu)包括閃爍晶體[如NaI(T1)、CaF1、BCO、CdWO4、陶瓷稀土氧化 物等]、光電倍增管等。數(shù)據(jù)傳輸一般由光導(dǎo)纖維將數(shù)字信息傳輸給計(jì)算機(jī)，可消除外界干擾。 3濾過(guò)器CT掃捕要求X射線束必須為能量均勻的硬射線，而實(shí)際上X射線管產(chǎn)生 的X射線能是連續(xù)的，所以必須使用專門的濾過(guò)器，位置如圖5-22所示。其作用是：①吸收 低能量X射線以減少患者的受照劑量；②讓穿過(guò)橢圓形人體截面的X射線強(qiáng)度分布均勻， 如采用凹形濾過(guò)器或蝴蝶領(lǐng)結(jié)形濾過(guò)器。

        4．難直器準(zhǔn)直器的作用是決定掃描層
        厚度和吸收散射x射線'以提高圖像質(zhì)量,它 分為球管側(cè)準(zhǔn)直器（前準(zhǔn)直器）和探測(cè)器側(cè)準(zhǔn)直 器（后準(zhǔn)直器）。前準(zhǔn)直器決定層面寬度和射線束的扇形角度。后準(zhǔn)直器主要起到減少散射 線，配合前準(zhǔn)直器完成切層厚度的作用。在三 代CT以后，焦點(diǎn)尺寸很小，經(jīng)濾過(guò)器和前準(zhǔn)直器的調(diào)整，X射線束具有很好的方向性，探測(cè)器 窗口很小，中心射線以外的散射線很難到達(dá)探頭，并且因掃捕速度加快，前后準(zhǔn)直器的協(xié)調(diào)難以同步，影響到接收質(zhì)量，所以不加后準(zhǔn)直器。

        （二）掃描床
        掃描床的設(shè)置供安放患者進(jìn)行掃捕之用，由床面和底座構(gòu)成。床面通常由碳索纖維做成，可減少對(duì)X射線的吸收，并有較大的載重 能力，它在安放患者時(shí)水平方向通過(guò)開(kāi)關(guān)可以自由活動(dòng)，但在掃捕時(shí)則南計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行步 進(jìn)運(yùn)動(dòng)，步進(jìn)一次掃描出一個(gè)層面。在螺旋CT掃描中，床面進(jìn)動(dòng)是連續(xù)的，可獲得連續(xù)的 容積數(shù)據(jù)。掃描床的動(dòng)作要求有很高的精度、準(zhǔn)確的重復(fù)性和穩(wěn)定性。 底座內(nèi)置有控制床面水平和垂直運(yùn)動(dòng)的機(jī)械和電器部件，床面的垂直運(yùn)動(dòng)提供患者方便的上床和下床，這對(duì)老、弱、傷、殘者尤為重耍。

        （三）掃描控制系統(tǒng) 掃捕控制系統(tǒng)(scan control unit，SCU)設(shè)置在掃描機(jī)架內(nèi)，其中央處理器連接在數(shù)據(jù)總線和控制總線上，接受來(lái)自主計(jì)算機(jī)的各種操作指令和向主計(jì)算機(jī)輸送數(shù)據(jù)。CT機(jī)的掃描過(guò)程都是在主計(jì)算機(jī)控制下，由SCU來(lái)完成，其硬件主要包括調(diào)整單元、脈沖控制、旋轉(zhuǎn)控制和遮光板控制等。機(jī)架內(nèi)設(shè)有各種檢測(cè)探頭，如旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)、機(jī)架傾角、床面位置 等，將檢測(cè)信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳給主計(jì)算機(jī)，主計(jì)算機(jī)通過(guò)控制總線對(duì)SCU發(fā)出指令。

        （四）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)CT機(jī)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由主計(jì)算機(jī)、陣列計(jì)算機(jī)和軟件組成。

        1．主計(jì)算機(jī)主計(jì)算機(jī)是中央處理系統(tǒng)，主要功能有：①掃捕監(jiān)控，存儲(chǔ)掃描所輸人數(shù) 據(jù)；②CT值的校正和輸人數(shù)據(jù)的擴(kuò)展，即進(jìn)行差值處理；③圖像的重建控制及圖像后處理； ④CT自身故障診斷。

        2．陣列計(jì)算機(jī)CT掃描速度快，數(shù)據(jù)量大，成像質(zhì)量要求高，并要求實(shí)時(shí)重建，必須由專用的數(shù)據(jù)處理設(shè)備——陣列處理器來(lái)完成。

        3．軟件CT的基本功能是控制CT進(jìn)行掃描，對(duì)探測(cè)器所獲得的數(shù)據(jù)重建，在顯示器
上顯示圖像。①掃描軟件包括：普通掃描、動(dòng)態(tài)掃描、快速連續(xù)掃描、定位掃描、目標(biāo)掃描等； ②圖像后處理軟件，如窗寬窗位的調(diào)整、多平面重組、三維重建、大或小密度投影、骨密 度測(cè)量、平滑過(guò)濾、參數(shù)測(cè)量等；◎功能軟件：診斷功能、照相及存儲(chǔ)功能、圖像處理功能、機(jī)器故障診斷等。

        （五）操作控制系統(tǒng)及圖像顯示記錄系統(tǒng)操作臺(tái)( operator console，OC)是操作員與計(jì)算機(jī)對(duì)話的工作平臺(tái)。掃描參數(shù)的編輯、 設(shè)定、掃描過(guò)程的控制、觀察分析、患者資料的輸入及機(jī)器故障診斷均在oc上完成。 圖像顯示由操作臺(tái)上的顯示器顯示，或由工作站的顯示器顯示。記錄系統(tǒng)由硬盤、外部 存儲(chǔ)器等組成。輔助儲(chǔ)存裝囂可有軟盤、硬盤、光盤和磁光盤等，負(fù)責(zé)儲(chǔ)存圖像數(shù)據(jù)和患者 資料等。對(duì)CT圖像的硬拷貝記錄（膠片記錄）昀要求是嚴(yán)格的，因?yàn)檫@些圖像是診斷的依據(jù)。這就要求記錄的圖像有好的密度分辨率和高的空間分辨率，以區(qū)分組織在密度上的細(xì)微差異。目前主要有兩種膠片記錄系統(tǒng)：多幅照相機(jī)和激光照相機(jī)。 X射線CT掃描能對(duì)被檢查的人體進(jìn)行橫斷體層成像，解決了內(nèi)部重疊顯示問(wèn)題， 而且能將人體各種組織對(duì)X射線的吸收系數(shù)以相當(dāng)精確的數(shù)字（CT值）表示出來(lái)，因而對(duì)軟組織中的病變也能正確診斷。X射線CT掃描機(jī)與常規(guī)X射線體層攝影的原理和成像方 法也完全不同，它沒(méi)有縱向體層攝影時(shí)上下層模糊影像對(duì)目標(biāo)體層的影響，因?yàn)樗怯杀粰z查屢各點(diǎn)CT值經(jīng)數(shù)學(xué)方法重建出來(lái)的圖像。

        三、X射線計(jì)算機(jī)體層攝影裝置的演進(jìn)根據(jù)CT的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和發(fā)展次序而分為代、第二代、第三代、第四代和第五代CT掃描機(jī)。

        1．代CT代CT的X射線管為同定陽(yáng)極，采用單管、單探測(cè)器。通過(guò)準(zhǔn)直器 產(chǎn)生一筆形細(xì)束X射線，穿過(guò)人體后由對(duì)面的探測(cè)器接收。掃描方式如圖5 23所示，屬于平移／旋轉(zhuǎn)方式。即先進(jìn)行直絨（平行移動(dòng)）掃描，每掃描一次采集240個(gè)透射點(diǎn)。然后球管 與探測(cè)器同步旋轉(zhuǎn)r，再同步平移掃描進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，直到轉(zhuǎn)完180。。代CT機(jī)的缺點(diǎn)是采集數(shù)據(jù)少，圖像質(zhì)量差，層面厚，成像時(shí)間長(zhǎng)，掃捕一個(gè)層面需要3-6分鐘，主要用于顱腦檢查，現(xiàn)已被淘汰。

        2．第二代CT與代CT沒(méi)有質(zhì)的差別，仍然是平移／旋轉(zhuǎn)型掃描方式，只是由單 一筆形X射線柬改為扇形線柬(3ο～5ο)、F由扇形排列的多個(gè)探測(cè)器（增至30個(gè)以上）代替單 一的探測(cè)器，如圖5 24所示。掃描時(shí)間縮短至18秒，目前也已淘汰。

        3．第三代CT X射線管為旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極，配有水或油循環(huán)冷卻裝置，增加了管電流，發(fā)射X射線為30ο~45ο大角度扇形束，探測(cè)器可增至360-800個(gè)并呈扇形排列，扇形角度包括整個(gè)掃捕視場(chǎng)。掃捕方式為旋轉(zhuǎn)／旋轉(zhuǎn)方式，即X射線管與探測(cè)器呈同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可圍繞人體行360。旋轉(zhuǎn)掃描，如圖5-20所示。掃描時(shí)間2-4秒，成像質(zhì)量顯著改善，適用于全身 各部位掃描。

        4．第四代CT探測(cè)器增至800-1000個(gè)，呈環(huán)形排列且固定不動(dòng)，僅X射線管作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故稱為靜態(tài)／旋轉(zhuǎn)方式。球管位于環(huán)內(nèi)或環(huán)外，掃描速度明顯增陜，可達(dá)2～5秒，從而 在克服圖像偽影方面前進(jìn)了一步，應(yīng)用于全身掃描，如圖5-26所示。

        5.電子束CT(electron beam computed tomography，EBCT) 也稱為超高速CT(uI一
trafast computed tomography，UFCT)或第五代CT。由20世紀(jì)80年代初美同Imatron公 司工程師Boyd首先將電子槍應(yīng)用到CT機(jī)上，取代了X射線管并制成產(chǎn)品問(wèn)世。電子束CT主要由電子槍、聚焦線圈、偏轉(zhuǎn)線圈、8排探測(cè)器群、臺(tái)面高速運(yùn)動(dòng)的檢查床和控制系統(tǒng) 組成，如圖5 27所示。

 

        電子柬經(jīng)聚焦偏轉(zhuǎn)轟擊平行鎢靶環(huán)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的x射線源，代替了X射線管和探測(cè)器的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，所以可實(shí)現(xiàn)高速掃描，掃描時(shí)間縮短到毫秒級(jí)，故在心臟大血管、血流檢查、血管造影的CT成像方面，EBCT性能更優(yōu)。隨著科技的發(fā)展，EBCT會(huì)有更 廣闊的發(fā)展前景。 
        6.螺旋CT(helical or spiral CT，SCT)叉稱為容積CT( volumetric CT)，掃描方式類似于第三代CT(故一般不稱為第六代CT)，只是球管和探測(cè)器只作單方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)掃描， 如圖5-28所示，故掃描速度高于第三代和第四代CT。

        (l)滑環(huán)技術(shù)：螺旋CT機(jī)的單方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)掃描是通過(guò)滑環(huán)技術(shù)(sliVring transmissiontechnic)來(lái)實(shí)現(xiàn)的?；h(huán)技術(shù)是用一個(gè)多圈滑環(huán)和一個(gè)碳刷架代替電纜，當(dāng)碳刷沿滑環(huán)滑動(dòng) 時(shí)，則電源經(jīng)滑環(huán)與碳刷向X射線球管供電。由于X射線發(fā)生器與探測(cè)器所有的部分都安裝 在一個(gè)滑環(huán)上，使滑環(huán)可單方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)，如圖5 29所示。利用滑環(huán)饋人低壓直流電壓，并通 過(guò)組合機(jī)頭內(nèi)的逆變器產(chǎn)生高壓給球管供電的方式叫低壓滑環(huán)技術(shù)；利用滑環(huán)技術(shù)將高壓電 流電壓饋人機(jī)架內(nèi)給X射線管供電的方式叫高壓滑環(huán)技術(shù)。目前低壓滑環(huán)技術(shù)應(yīng)用較廣。

 

         (2)螺旋CT掃描中有關(guān)的主要參數(shù)
        1)周數(shù)：一次數(shù)據(jù)采集中X射線球管的旋轉(zhuǎn)周次。

        2)螺距：如圖5-30所示。X射線管旋轉(zhuǎn)一周時(shí)掃描床移動(dòng)的距離。 
        3)螺距系數(shù):X射線管旋轉(zhuǎn)一周時(shí)掃描床水平方向上移動(dòng)的距離Ad除以通過(guò)X射線管輻射時(shí)產(chǎn)生的體層切片的數(shù)目N與標(biāo)稱體層切片厚度T的積，又稱螺距因子，或簡(jiǎn)稱螺距。Cr螺距系數(shù)一△d/N×T。

        4)重建間隔：是相鄰兩層面的縱向距離。螺旋CT可以在一周內(nèi)重建出一個(gè)或多個(gè)圖 像。重建層數(shù)主要由層厚和重建間隔決定。

        5)回顧性重建：螺旋CT的一個(gè)重要特性是回顧性重建。也就是說(shuō)，先收集螺旋原始 數(shù)據(jù)，然后可以在任何位置上對(duì)圖像進(jìn)行斷層重建。這樣重建出來(lái)的圖像可以得到比傳統(tǒng) 掃描好得多的縱向分辨力。

        (3)多層螺旋CT:目前，螺旋CT已經(jīng)從單層螺旋CT發(fā)展到多層螺旋CT。如圖5 31所示，與SSCT機(jī)相比，MSCT機(jī)的主要特征是探測(cè)器采用2D分布，目前的探測(cè)器從幾排到幾十排不等，掃描一周可重建產(chǎn)生2層、4層、8層、16層等，甚至將發(fā)展到32層和64層。 全球各廠商對(duì)于2D探測(cè)器的排列結(jié)構(gòu)并不相同，以4層MSCT為例，GE公司、東芝公司 和西門子公司的多排探測(cè)器排列方式如圖5-32所示。