影像設(shè)備學(xué)設(shè)備

影像設(shè)備學(xué)設(shè)備第一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)概述

一、發(fā)展簡(jiǎn)史1895年,德國(guó)物理學(xué)家倫琴(W.C.Rontgen);發(fā)現(xiàn)X射線,為射線CT奠定了基礎(chǔ)。1917年,奧地利數(shù)學(xué)家雷登(Radon):從數(shù)學(xué)上證明,利用物體在各個(gè)方面的投影數(shù)據(jù),可以重建出物體的二維斷面或三維圖像。1945年,計(jì)算機(jī)的發(fā)明:為投影重建理論提供了物質(zhì)基礎(chǔ).1963年,美國(guó)物理學(xué)家科馬克(Cormack)發(fā)表了一篇研究報(bào)告,詳細(xì)描述了用X射線投影數(shù)據(jù)重建圖像數(shù)學(xué)方法。1971年,英國(guó)工程師亨斯費(fèi)爾德(Hounsfield):在EMI公司研制成功世界上的第一臺(tái)頭顱CT。1974年,美國(guó)工程師萊德利(Ledley):研制成功世界上的第一臺(tái)全身CT。第二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日1971年,英國(guó)工程師亨斯費(fèi)爾德(Hounsfield):HounsfieldCormack第三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日CT機(jī)的分代:第一代CT機(jī):X線為單束,探測(cè)器數(shù)有單個(gè)或幾個(gè),運(yùn)動(dòng)方式平移加旋轉(zhuǎn),掃描時(shí)間長(zhǎng)數(shù)分鐘,頭部.第二代CT機(jī):X線為多束,探測(cè)器數(shù)有數(shù)個(gè)或幾十個(gè),運(yùn)動(dòng)方式平移加旋轉(zhuǎn),掃描時(shí)間數(shù)十秒,全身.第三代CT機(jī):X線為扇形,探測(cè)器數(shù)有幾百個(gè)扇形排列,運(yùn)動(dòng)方式旋轉(zhuǎn)+旋轉(zhuǎn),掃描時(shí)間長(zhǎng)數(shù)秒鐘.第四代CT機(jī):X線為扇形,探測(cè)器數(shù)有數(shù)百到幾千個(gè)呈圓周狀排列,提高了圖像質(zhì)量.運(yùn)動(dòng)方式為旋轉(zhuǎn).第五代CT機(jī):電子束CT超高速型CT機(jī)(UFCT).掃描無機(jī)械旋轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)用高.第四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（一）第一代CT（平移+旋轉(zhuǎn)掃描方式）第一代CT由X線管和1-2個(gè)探測(cè)器（detector）組成。X線束穿過和探測(cè)器同步直線平移運(yùn)動(dòng)。獲得透射數(shù)據(jù)后，X線管和探測(cè)器環(huán)繞中心旋轉(zhuǎn)1°，做上次相反的直線掃描運(yùn)動(dòng)。獲得數(shù)據(jù)后，再旋轉(zhuǎn)1°，重復(fù)上述過程直到180°，采集到數(shù)據(jù)組成的平行投影值，即完成了數(shù)據(jù)的采集過程。第五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一代CT（平移+旋轉(zhuǎn)掃描方式）第六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（二）第二代CT（平移+旋轉(zhuǎn)掃描方式）第二代CTX線束改為扇形線束，由一只X線管和3~30個(gè)晶體探測(cè)器組成。由呈扇形排列的多個(gè)探測(cè)器，每次平移后的旋轉(zhuǎn)角由1°提高到扇面角度，掃描時(shí)間減至18s。為了提高圖像質(zhì)量采用240°、360°平移加旋轉(zhuǎn)掃描，比第一代CT各項(xiàng)指標(biāo)有提高，已具備了做全身CT檢查的條件。第二代CT主要缺點(diǎn)是：在掃描過程時(shí)間長(zhǎng)，由于病人的生理運(yùn)動(dòng)，易產(chǎn)生偽影。第七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二代CT（平移+旋轉(zhuǎn)掃描方式）第九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（三）第三代CT（旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)掃描方式）第三代CT的扇形角較寬（30°~45°），探測(cè)器增加到300~1000個(gè)逐個(gè)依次無空隙排列。掃描時(shí)，X線管和探測(cè)器無直線平移運(yùn)動(dòng)，僅做圍繞病人進(jìn)行連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)即可。掃描時(shí)間可更短。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，使用操作方便，可獲得較理想的CT圖像。缺點(diǎn)：需對(duì)相鄰探測(cè)器的靈敏度差異進(jìn)行校正，相鄰探測(cè)器的性能差異將產(chǎn)生同心環(huán)形偽影。第十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第三代CT（旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)掃描方式）第十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（四）第四代CT（旋轉(zhuǎn)-靜止掃描方式）第四代CT具有更多（600~4800個(gè)，分布在360°的圓周上）探測(cè)器。掃描時(shí)X線管做圍繞病人一周的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而探測(cè)器則固定不動(dòng)。扇形線束角度也較大，掃描速度可達(dá)1~5s。其工作原理和第三代CT沒有本質(zhì)的區(qū)別，僅是第三代CT的一個(gè)變形。第十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第四代CT（旋轉(zhuǎn)-靜止掃描方式）第十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（五）第五代CT（靜止-靜止掃描方式）第五代CT由一個(gè)電子束X線管、由864個(gè)固體探測(cè)器構(gòu)成216°的陣列固定環(huán)內(nèi)和一個(gè)數(shù)據(jù)采樣、圖像處理、數(shù)據(jù)顯示的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成。每個(gè)固體探測(cè)器作為一個(gè)數(shù)據(jù)采集單元。它由一個(gè)X線—可見光轉(zhuǎn)換晶體、一個(gè)光—電轉(zhuǎn)換硅二極管和一個(gè)前置放大器構(gòu)成。第五代CT適用于心臟，查易動(dòng)病人檢查，是一種新型的CT。其缺點(diǎn)是造價(jià)昂貴。第十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日電子束CT第十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第五代CT

（靜止-靜止掃描方式）第十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日電子束CT第十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日雙源CT第十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日各代CT比較第一代第二代第三代第四代第五代掃描方式筆束掃描扇束掃描運(yùn)動(dòng)方式平移/旋轉(zhuǎn)方式連續(xù)掃描方式固定掃描時(shí)間3min10s~2min2.8s~10s1s~10s更快主要用途頭顱掃描全身掃描，觀察除心臟外的臟器可用于血管造影和心臟造影第十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日二、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)滑環(huán)技術(shù)（slipring）螺旋掃描技術(shù)（helicalscan）多層面螺旋掃描技術(shù)：2層CT、4層CT、8層、16層、32層、64層CT……容積掃描（volumeScan）平板探測(cè)器CT機(jī)：錐形CT掃描機(jī)（conebeamCT）。排(層)的發(fā)展:單排CT

→雙排CT→64排CT→平板（錐形）CT第二十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日錐形CT機(jī)面臨的難點(diǎn)是：①克服錐形線束偽影（conebeamartifact）；②改進(jìn)圖像重建算法；③提高大量數(shù)據(jù)的處理速度；④提高平板探測(cè)器的性能；⑤克服機(jī)械結(jié)構(gòu)限制。第二十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日容積掃描第二十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日錐形CT

THREE-DIMENSIONAL

第二十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)CT工作原理X線CT掃描機(jī)能對(duì)人體進(jìn)行橫斷體層成像，將各種組織對(duì)X線的吸收系數(shù)以數(shù)字（CT值）表示出來。X線CT掃描機(jī)與常規(guī)X線體層攝影的原理和成像方法也完全不同，它沒有縱向體層攝影時(shí)上下層模糊影像對(duì)目標(biāo)體層的影響，被檢查層各點(diǎn)CT值經(jīng)數(shù)學(xué)方法重建出來的圖像。第二十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日投影像第二十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日X線投影第二十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日一、線衰減系數(shù)μ將X線束穿過人體一橫斷層面則對(duì)面的探測(cè)器可獲得該層面的信息。借助于各組織對(duì)X線具有不同衰減系數(shù)的特征來實(shí)現(xiàn)還原為該層面的圖像。X線在人體被衰減的程度，按組織對(duì)X線的衰減系數(shù)μ和組織厚度D以指數(shù)函數(shù)關(guān)系發(fā)生變化其式為:

或式中：I0入射X線強(qiáng)度；I為穿過病人衰減后的強(qiáng)度；D為組織厚度，μ為線性衰減系數(shù)。第二十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日沿X線束穿過的人體各組織密度一般是非均一的。認(rèn)為是由大量各不相同的密度單元體所組成。單元體厚度為ΔD，單元體被分割得越細(xì)小，其體內(nèi)密度越接近一致.第二十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日二、工作原理需要從一個(gè)橫斷面的許多視角射入X線，以便測(cè)得大量“衰減系數(shù)之和”，即所謂數(shù)據(jù)采集過程，隨后建立n元一次方程組求解，即可得到各單元體的衰減系數(shù)。若一幅圖像有n×m個(gè)像素，則需解n×m個(gè)n元一次方程，方能求出一個(gè)層面各單元體的衰減系數(shù)。數(shù)據(jù)采集的基本組成部分是X線管、濾過器、準(zhǔn)直器和探測(cè)器，第三十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日將計(jì)算出各單元體衰減系數(shù)的過程稱為圖像重建。一幅圖像至少由幾十萬至上百萬個(gè)單元體（像素）組成。不同組織的衰減系數(shù)之和可能相等的示意圖

第三十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日CT信號(hào)檢測(cè)原理第三十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日投影圖像重建第三十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日各組織的CT值組織CT值組織CT值骨60~1800肝臟16~80血30~80乳房-120~-50蛋白質(zhì)20~40脂肪-220~-200灰質(zhì)30~40肺-950~-180空氣-1000水0第三十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)采集的組成:

是X線管、濾過器、準(zhǔn)直器和探測(cè)器。

為了從不同視角獲取數(shù)據(jù)，需要一個(gè)掃描機(jī)架。

X線管、探測(cè)器環(huán)繞患者作360°旋轉(zhuǎn)，以獲取大量原始數(shù)據(jù)。

第三十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日Housfieldunit(HU):-1000AirCTnumber0500Water脂肪軟組織造影劑骨WindowWidthWindowLevel0255WWdecideswhatwesee&WLdecidestheprecision

第三十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日CTnumber-1000０500ThelowertheWL,thelightertheimageThenarrowertheWW,thehigherthecontrast第三十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日各組織的CT值第三十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日CT-3D第三十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日三、基本構(gòu)成CT由三個(gè)主要部分構(gòu)成：①數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):包含X線高壓發(fā)生器、X線管、準(zhǔn)直器、濾過器、探測(cè)器、掃描架、掃描床、前置放大器及接口電路等；②計(jì)算機(jī)及圖像重建系統(tǒng)；③圖像顯示、記錄和存儲(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。第四十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日CT的基本構(gòu)成方框圖X線管準(zhǔn)直器探測(cè)器X線高壓發(fā)生器中央控制器及圖像重建系統(tǒng)A/D圖像顯示記錄存儲(chǔ)顯示器相機(jī)光盤存儲(chǔ)工作站洗片機(jī)掃描架前置放大器第四十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日CT機(jī)的基本結(jié)構(gòu)第四十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日gantrytableOCinsideOCPDU第四十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)基本參數(shù)

一、分辨力（一）空間分辨力空間分辨力（spatialresolution，SR）是指在高對(duì)比情況下鑒別細(xì)微的能力（顯示最小體積、病灶和結(jié)構(gòu)的能力）。它與X線管焦點(diǎn)大小、探測(cè)器尺寸、相鄰間隔、采樣間隔、系統(tǒng)的噪聲指標(biāo)以及圖像重建中卷積濾波函數(shù)等因素有關(guān)?？臻g分辨率測(cè)量方法：有點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)法，調(diào)制傳遞函數(shù)截止頻率法MTF，星型頻閃模型法，分辨成排圓孔大小法（模型測(cè)試卡）第四十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日空間分辨率測(cè)試卡空間分辨率測(cè)試卡第四十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日MTF：ModulationTransferFunction空間分辨率

是評(píng)價(jià)圖像清晰度的標(biāo)準(zhǔn)用厘米線數(shù)對(duì)表示:[ｌｐ／cm]Linepair第四十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（二）低對(duì)比分辨力低對(duì)比分辨力：是當(dāng)細(xì)節(jié)與背景間具有低對(duì)比度時(shí)，將一定大小的細(xì)節(jié)從背景中鑒別出來的能力。第四十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日二、偽影(artifacts)CT圖像偽影(CTimageartifacts)

：是經(jīng)計(jì)算機(jī)處理的人體各部位圖像時(shí)由于各種因素的影響而產(chǎn)生被檢體不存在的假象，通稱為偽影(artifact)。常見的偽影有：移動(dòng)條紋偽影環(huán)狀偽影放射狀偽像雪花狀偽像

第四十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日commonimageartifactsMoiréartifactCenterDotCenterSmudgeSingleringartifactPartialsingleringartifactMulti-ringartifactBandartifactstreakartifact第四十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日三、基本參數(shù)（一）掃描時(shí)間（二）重建時(shí)間（三）層厚（四）矩陣：采樣矩陣&重建矩陣

第五十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日四、螺旋CT的專用參數(shù)（一）螺距(pitch)螺距為X線管旋轉(zhuǎn)一周時(shí)掃描床的水平位移。（二）螺旋因子(pitchfactor)螺旋因子為螺距與層厚相除所得的商。（三）重建間隔重建間隔指被重建的相鄰兩層橫截面之間沿Z軸方向的距離。第五十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日螺旋因子分別為1.0、1.5的覆蓋圖第五十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日螺旋CT掃描第五十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)系統(tǒng)的構(gòu)成包括:X線高壓發(fā)生器、X線管、準(zhǔn)直器、濾過器、探測(cè)器、掃描架、掃描床、前置放大器及接口電路。第五十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日一、X線管

（一）基本結(jié)構(gòu)（一）基本結(jié)構(gòu):X射線管是產(chǎn)生X線的器件。

CT機(jī)上使用X線管與一般X線機(jī)上使用的X線管結(jié)構(gòu)基本相同，也有固定陽(yáng)極X線管和旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管兩種。組成:由陰極、陽(yáng)極、真空玻璃管（或金屬管）第五十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極CT射線管采用油-風(fēng)冷卻方式.陽(yáng)極靶面的熱能→周圍的油→高壓油泵→散熱器→冷卻風(fēng)扇→到空氣中.第五十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（二）性能參數(shù)熱容量;Kv;mA;保用次數(shù)……熱容量:0.5MHU0.75MHU1.5MHU2MHU3MHU5MHU5.5MHU6MHU……第五十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日X線管組件接線圖第五十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日二、探測(cè)器探測(cè)器是一種將射線能量轉(zhuǎn)換電信號(hào)的裝置。第五十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（一）探測(cè)器性能1．效率是指它從線束吸收能量的百分?jǐn)?shù)。幾何效率;吸收效率;總檢測(cè)效率。2．穩(wěn)定性是指從一瞬間到另一瞬間探測(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。3．響應(yīng)性是指探測(cè)器接收、記錄和拋棄一個(gè)信號(hào)所需的時(shí)間。4．準(zhǔn)確性人體軟組織及病理變化所致衰減系數(shù)小的變化。第六十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（二）探測(cè)器類型固體探測(cè)器：是一種收集熒光的探測(cè)器，稱閃爍探測(cè)器。氣體探測(cè)器：是收集氣體電離電荷的探測(cè)器。第六十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日1．固體(閃爍)探測(cè)器閃爍探測(cè)器是利用射線能使某些物質(zhì)閃爍發(fā)光的特性來探測(cè)射線的裝置。第六十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日SolidStateDetector第六十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日SolidStateDetector(SSD)InternalCollimatorExternalCollimatorPlateScintillatorPhotodiodex-rayLightCollimator:Molybdenum0.1mmthickness1.028pitcheliminatescatterScintillator:materialissecretconvertsx-raytovisiblelighttoomuchx-raycanchange

thesensitivityPhotodiode:convertsvisiblelighttoan

electricalsignaltoDDCi第六十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日SolidStateDetector第六十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日部分閃爍晶體性能表名稱最大波長(zhǎng)（mm）衰減系數(shù)（μs）截止波長(zhǎng)（mm）余輝指數(shù)吸水性轉(zhuǎn)換效率（%）NaI（T1）4100.233201.85吸100CaF2（Eu）4350.904051.44不吸50CsI（Na）4200.633001.84吸85CsI（T1）5651.003301.80不吸45CsF3300.053201.48吸5KI（T1）4260.24/2.503251.71吸24第六十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日2．氣體探測(cè)器氣體探測(cè)器是利用氣體（一般采用化學(xué)性能穩(wěn)定的惰性氣體）電離的原理，入射的X線使氣體產(chǎn)生電離，通過測(cè)量電流的大小來測(cè)得入射X線的強(qiáng)度。第六十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日探測(cè)器第六十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日固體探測(cè)器&氣體探測(cè)器第六十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日固體探測(cè)器VS氣體探測(cè)器固體探測(cè)器：優(yōu)點(diǎn):靈敏度高,光子轉(zhuǎn)換率高.缺點(diǎn):相鄰的探測(cè)器有間隙.X射線的利用率低,晶體的余輝時(shí)間較長(zhǎng),一致性差,受溫度和濕度影響大.氣體探測(cè)器：優(yōu)點(diǎn):幾何利用率高,一致性好.缺點(diǎn):靈敏度差,光子轉(zhuǎn)換率低.第七十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（三）探測(cè)器的補(bǔ)償設(shè)置CT探測(cè)器通道數(shù)一般探測(cè)器數(shù)相對(duì)應(yīng)。探測(cè)器的補(bǔ)償設(shè)置（offsetdetector）：探測(cè)器的位置在球管正下方，在掃描過程中探測(cè)器偏離X線中心1/4通道。第七十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日探測(cè)器的補(bǔ)償設(shè)置探測(cè)器位置在球管對(duì)方，掃描過程中探測(cè)器和球管位置相對(duì)固定，圍繞患者進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描運(yùn)動(dòng)。但X線穿過患者后到達(dá)探測(cè)器的采樣途徑并非正對(duì)每個(gè)通道的中心而是偏離中心1/4通道，探測(cè)器的補(bǔ)償設(shè)置（offsetdetector）。探測(cè)器的補(bǔ)償在不增加探測(cè)器通道數(shù)的情況下圍繞患者旋轉(zhuǎn)360°所得采樣數(shù)據(jù)可提高一倍。減少了偽影，提高了圖像質(zhì)量。第七十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日探測(cè)器的補(bǔ)償設(shè)置第七十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日探測(cè)器的補(bǔ)償1/4hhX-raytubeDetectorCenterofrotationCombinedrawdata第七十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日三、準(zhǔn)直器準(zhǔn)直器作用是：①大幅度地減少散射線的干擾，減少患者的放射劑量；②決定掃描層的厚度。準(zhǔn)直器分兩種：X線管側(cè)準(zhǔn)直器，稱為前準(zhǔn)直器；探測(cè)器側(cè)準(zhǔn)直器，稱為后準(zhǔn)直器。第七十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日準(zhǔn)直器可決定掃描層的厚度：常見CT掃描層的厚度為1mm、2mm、3mm、5mm、7mm、8mm、10mm。第七十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日螺旋CT準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)示意圖⑴為補(bǔ)償器；⑵為控制電機(jī)；⑶、⑷為聯(lián)動(dòng)齒輪；⑸、⑹分別為與準(zhǔn)直器葉片⑺、⑻相連的輔助桿；⑼為葉片運(yùn)行通道的固定鎖；⑽~⒁分別為10~2mm的層厚傳感器。第七十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日前準(zhǔn)直器(SourceCollimator)

前準(zhǔn)直器：可以去除散射線，能夠使X射線呈束狀排列，可以調(diào)節(jié)層后的掃描厚度。第七十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日前準(zhǔn)直器第七十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日后準(zhǔn)直器(SecondCollimator)位于探測(cè)器的前面，主要的作用是除去X射線被照射后產(chǎn)生的散射線，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。后準(zhǔn)直器前準(zhǔn)直器第八十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日后準(zhǔn)直器(SecondCollimator)第八十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日DifferentofCollimationmethodＳＩＮＧＬＥ-ＳＬＩＣＥＤＥＴＥＣＴＯＲＭＵＬＴＩ-ＳＬＩＣＥＤＥＴＥＣＴＯＲ上部コリメータ下部コリメータControlledslicewidthusingadditionelementdataＸ線管Controlledslicewidthusingbeamtrimmer第八十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日四、濾過器在臨床CT實(shí)際使用的線束是“多能”的，為了滿足重建過程的需要，就要使用專門的濾過器。濾過器的目的有：①吸收低能X線，濾過的結(jié)果使射線束的平均能量升高，射線變“硬”；(吸收軟射線)②使穿過濾過器和受檢者的透射線束的能量分布達(dá)到均勻硬化。第八十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日濾過器第八十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日五、數(shù)據(jù)測(cè)量裝置（數(shù)據(jù)采集）1．前置放大器將探測(cè)器信號(hào)預(yù)先放大。2．對(duì)數(shù)放大器對(duì)入射X線強(qiáng)度和透射X線強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)數(shù)換算。3．模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（analogtodigitalconverter，ADC）將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)。4．?dāng)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸將數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)。光纖可以消除外界的干擾。第八十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日FilterDataAcquisitionSystem(DAS)SourceDetectorSource-CollimatorSecond-CollimatorPatientScattering第八十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)據(jù)測(cè)量裝置的基本構(gòu)成第八十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日X線管和檢測(cè)器第八十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日六、掃描機(jī)架旋轉(zhuǎn)部分主要由：X線管及其冷卻系統(tǒng)、準(zhǔn)直器及其控制系統(tǒng)、濾過器、探測(cè)器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、滑環(huán)部分、高壓發(fā)生器（螺旋CT）等組成。固定部分主要由：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。第八十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日掃描機(jī)架第九十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日掃描機(jī)架第九十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第九十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日機(jī)架掃描第九十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日X射線管高壓系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)前準(zhǔn)直器ROTORSTARTERACINPUTMOTORCONTROLLER第九十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日前準(zhǔn)直器探測(cè)器X射線高壓發(fā)生器后準(zhǔn)直器滑環(huán)掃描機(jī)架結(jié)構(gòu)圖第九十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日七、掃描床掃描病人用的載體,由床面和底座構(gòu)成。第九十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日兩個(gè)電機(jī)控制：升降電機(jī)；水平移動(dòng)電機(jī)。第九十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日升降電機(jī)第九十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（一）掃描床定位床板定位的精度直接決定切片位置的準(zhǔn)確性，定位精度不大于0.1mm。（二）床面板床面板由碳素纖維制成。因?yàn)樘妓乩w維具有強(qiáng)度高、重量輕、且對(duì)X線衰減小等特點(diǎn)。床高度指示：0~550mm床水平指示：0~1600mm，1m顯示誤差<5mm。第九十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第五節(jié)計(jì)算機(jī)及圖像重建系統(tǒng)內(nèi)容：①控制和監(jiān)視整個(gè)掃描過程，并將采集的數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)器；②CT值的校正和輸入數(shù)據(jù)的擴(kuò)展；③與操作者對(duì)話并控制掃描等信息的傳送；④圖像重建的程序控制；⑤故障診斷及分析。第一百頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日一、測(cè)量數(shù)據(jù)的校正（預(yù)處理）（一）原始數(shù)據(jù)零點(diǎn)漂移校正（二）參考校正（三）空氣校正（四）體模校正（五）Log轉(zhuǎn)換（六）環(huán)形校正第一百零一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日原始數(shù)據(jù)零點(diǎn)漂移校正第一百零二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日參考校正第一百零三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日二、圖像重建①平行線束轉(zhuǎn)換；②濾過處理；③反投影計(jì)算。這三種處理被稱之為圖像重建。第一百零四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（一）平行線束轉(zhuǎn)換X線管輻射出的X線經(jīng)準(zhǔn)直器準(zhǔn)直形成一定扇角和厚度的扇形束。扇形束數(shù)據(jù)通過平行束轉(zhuǎn)換成平行束數(shù)據(jù)，并通過展開探測(cè)器使每一個(gè)采集面得到平行線束。平行束轉(zhuǎn)換時(shí)，是以扇形面數(shù)據(jù)插值的方式實(shí)現(xiàn)的。第一百零五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（二）濾波在轉(zhuǎn)換為平行線束后進(jìn)行濾波它包括：圖像重建時(shí)調(diào)整的濾波參數(shù)，操作臺(tái)上設(shè)定的濾波函數(shù)。

第一百零六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（三）反投影計(jì)算濾波后的數(shù)據(jù)是分別以View和Channel為坐標(biāo)的投影數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)反投影運(yùn)算轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)系內(nèi)的圖像象素?cái)?shù)據(jù)。每個(gè)View的濾波結(jié)果的反投影形成圖像，反投影的數(shù)據(jù)以空氣為0基準(zhǔn)，空氣的CT值為-1000，執(zhí)行反投影的處理過程稱為后處理。處理后的結(jié)果存于硬盤中。第一百零七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日三、計(jì)算機(jī)處理體系和硬件CT中的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)采用多重處理技術(shù)，其目的是為了提高處理速度和運(yùn)算能力。具體的有流水線處理方式、并行處理方式和分布處理方式。不同公司生產(chǎn)的CT采用的處理方式不同。例如：GE公司并行處理方式;Picker公司分布式處理方式;西門子公流水線處理方式。第一百零八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（一）流水線處理方式流水線處理方式（pipelineprocessing）采用了生產(chǎn)上的流水線概念，把每條指令分為若干個(gè)順序的操作，每個(gè)操作分別由不同的處理器實(shí)施。這樣可以同時(shí)執(zhí)行若干條指令，對(duì)每個(gè)處理器來說，每條指令中的同類操作像流水線一樣被連續(xù)加工處理。這樣可以提高計(jì)算機(jī)工作速度和提高各個(gè)處理器的使用效率。第一百零九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日流水線處理方式第一百一十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（二）并行處理方式并行處理方式（parallelprocessing）是由三臺(tái)多任務(wù)計(jì)算機(jī)通過系統(tǒng)總線耦合成一系統(tǒng)，分別形成掃描處理器、顯示處理器和文件處理器。掃描處理器中采用二臺(tái)陣列處理器和一臺(tái)反投影處理器，使其重建速率為每秒6400萬次浮點(diǎn)運(yùn)算。顯示處理器中采用一臺(tái)獨(dú)立的陣列處理器用于整形、放大、窗位控制和圖像分析。第一百一十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日并行處理方式第一百一十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（三）分布式處理方式分布式處理方式（distributedprocessing）由若干臺(tái)獨(dú)立的處理器構(gòu)成，各臺(tái)處理器可分別處理同一程序的各個(gè)子程序，也可按功能分別處理一道程序的各個(gè)階段。每臺(tái)處理器都有自己的局部存儲(chǔ)器，能獨(dú)立承擔(dān)分配給它的任務(wù)。在統(tǒng)一操作系統(tǒng)控制下工作，相互間可以通信。系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)分配任務(wù)的能力，能自動(dòng)進(jìn)行任務(wù)調(diào)度和資源分配。其優(yōu)點(diǎn)是：①可靠性高；一臺(tái)處理器失效，對(duì)系統(tǒng)影響不大；②靈活性高，由于系統(tǒng)模塊化，便于擴(kuò)充、替換和更換部件；③經(jīng)濟(jì)性好，可以用價(jià)格便宜的微處理器。第一百一十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日并行處理方式第一百一十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日四、軟件

（一）基本功能軟件1．人機(jī)對(duì)話方式2．條件聯(lián)系方式3．返回處理方式第一百一十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（二）專用功能軟件1．動(dòng)態(tài)掃描（dynamicscan）軟件2．快速連續(xù)掃描（fastcontinuescan）軟件3．定位掃描（scanogramorscout）軟件4．目標(biāo)掃描（objectscan）軟件5．平滑過濾（smoothingcuppingfiltering）軟件6．三維圖像重建（threedimensionimagingreconstruction）。7．高分辨力CT（highresolutionCT）軟件8．定量骨密度測(cè)定軟件9．氙氣增強(qiáng)CT掃描軟件第一百一十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第六節(jié)圖像顯示、記錄和存儲(chǔ)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)和圖像重建系統(tǒng)提供的數(shù)字圖像:可以顯示在監(jiān)視器上供醫(yī)生觀看;可以直接存儲(chǔ)在磁性載體上供以后需要時(shí)調(diào)用;也可以永久性地記錄在膠片上。CT上配置了圖像顯示、記錄和存儲(chǔ)系統(tǒng)。第一百一十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D像的存儲(chǔ),顯示和記錄磁盤(硬盤)光盤磁帶或軟磁盤顯示器照相機(jī)第一百一十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日一、圖像顯示系統(tǒng)CT機(jī)用的常是高分辨率黑白電視監(jiān)視器,1024*1024矩陣,16灰階.第一百一十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日二、圖像存儲(chǔ)系統(tǒng)（儲(chǔ)存介質(zhì)）第一百二十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日三、圖像記錄系統(tǒng)（一）陰極射線管型多幅相機(jī)（二）激光型多幅照相機(jī)第一百二十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日照相機(jī)種類干式打印機(jī)多幅照相機(jī)激光打印機(jī)第一百二十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（一）陰極射線管型多幅相機(jī)XY第一百二十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（二）激光型多幅照相機(jī)第一百二十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日激光圖像形成原理圖第一百二十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日激光相機(jī)圖像的形成①?gòu)募す夤芊懦龅募す?，調(diào)制器AOM(acousticopticalmodulater)調(diào)制，隨著圖像數(shù)據(jù)變化。②通過AOM的激光束器調(diào)整成適合掃描的光束。③靠多面轉(zhuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)，激光形成水平的掃描。④圓柱透鏡校正,多棱鏡反射不同角度變成水平強(qiáng)度均勻的掃描。⑤經(jīng)過f·θ透鏡的光，再經(jīng)反射鏡反射掃描滾筒上的膠片使膠片感光。第一百二十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日激光相機(jī)掃描部分第一百二十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日激光部分第一百二十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日激光與CRT相機(jī)優(yōu)點(diǎn)①激光束有很好的聚焦性、方向性，反應(yīng)極其迅速，以毫微米級(jí)計(jì)算，這樣的激光束直接投照到膠片上防止了偽影，如輪廓線、光柵線、失真等。②系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制，輸入存儲(chǔ)器的圖像在打印之前可以清除，重新排列，然后打印。硬盤，可連續(xù)打印，可以存儲(chǔ)打印同時(shí)進(jìn)行，以至供多機(jī)共同使用。CRT型多幅相機(jī)是一次性選擇圖像，按鍵后即曝光，無法更改，每次只能完成一次拷貝。第一百二十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第七節(jié)螺旋CT簡(jiǎn)介

一、特點(diǎn)常規(guī)CT掃描四個(gè)步驟：第一步：X線管和探測(cè)器圍繞病人旋轉(zhuǎn)；第二步：旋轉(zhuǎn)中的X線管產(chǎn)生X線，探測(cè)器采集透射值（原始數(shù)據(jù)）。X線管電源的電纜必須允許X線管旋轉(zhuǎn)360°以上；第三步：X線管停止，X線管和探測(cè)器回到原始位置；第四步：病床進(jìn)行平移，使另一層組織位于CT的掃描層面。第一百三十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日常規(guī)CT掃描缺點(diǎn)：①需要較長(zhǎng)的掃描時(shí)間。②成像中會(huì)產(chǎn)生遺漏人體某些組織的情況。病人呼吸使前后兩次掃描中不相同的，相鄰兩掃描之間的組織造成遺漏；③不能準(zhǔn)確地重建三維圖像和多方位圖像；④應(yīng)用提高對(duì)比度技術(shù)時(shí)，只掃描了有限的幾個(gè)層面。第一百三十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日螺旋掃描容積式數(shù)據(jù)采集要求：①滑環(huán)技術(shù)使X線管能連續(xù)沿著一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)；②掃描床能做同步勻速直線運(yùn)動(dòng)；③使用大功率、高熱容量和散熱率的X線管；④具有螺旋加權(quán)算法軟件；⑤用計(jì)算速度快、存儲(chǔ)容量大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。第一百三十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日螺旋CT掃描原理圖第一百三十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日二、螺旋掃描裝置

（一）滑環(huán)技術(shù)常規(guī)CT的X線管系統(tǒng)的供電和信號(hào)（數(shù)據(jù)）傳遞均由電纜完成。掃描時(shí)X線管在機(jī)架內(nèi)只能做往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且電纜易纏繞，掃描速度難以提高?；h(huán)技術(shù)用一個(gè)滑環(huán)和電刷代替電纜，滑環(huán)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)一直與電刷保持良好的接觸，經(jīng)電刷和滑環(huán)完成向X線管供電和信號(hào)的傳遞。第一百三十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日滑環(huán)技術(shù)示意圖第一百三十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日滑環(huán)上電壓技術(shù)1．高壓滑環(huán)技術(shù)機(jī)架外的高壓發(fā)生器產(chǎn)生X線管所需的高電壓，通過電纜和電刷傳輸?shù)礁邏夯h(huán)上，而后經(jīng)高壓滑環(huán)輸入X線管。2．低壓滑環(huán)技術(shù)外部將數(shù)百伏的低壓經(jīng)導(dǎo)線和電刷傳輸?shù)降蛪夯h(huán)上，由低壓滑環(huán)輸送給高頻高壓發(fā)生器，高頻高壓發(fā)生器產(chǎn)生的高電壓通過很短的一段高壓電纜，給X線管。第一百三十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日高壓滑環(huán)技術(shù)原理圖第一百三十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日低壓滑環(huán)技術(shù)原理圖第一百三十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日電刷(Brush)第一百三十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日低壓滑環(huán)第一百四十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日高低壓滑環(huán)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)高壓滑環(huán)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是高壓發(fā)生器放在機(jī)架外部，可以不受體積重量的限制，發(fā)生器功率容量做得大，又不增加旋轉(zhuǎn)機(jī)架的重量，使掃描速度更快。而且也不需要擔(dān)心滑環(huán)與電刷接觸處因電流過大而引起的溫度升高問題。其缺點(diǎn)是高壓滑環(huán)易引起機(jī)架旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件、接觸臂、電刷之間的高壓放電，由此還會(huì)引發(fā)高壓噪聲，影響數(shù)據(jù)采集。低壓滑環(huán)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)絕緣要求不高，安全、穩(wěn)定、可靠。其缺點(diǎn)是高頻高壓發(fā)生器體積和重量受到限制，制造大功率的高頻高壓發(fā)生器有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度，且增加了旋轉(zhuǎn)部分的重量，掃描速度較高壓滑環(huán)低。

第一百四十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日（二）螺旋掃描技術(shù)1．掃描速度非?？焱ǔ?s內(nèi)可以旋轉(zhuǎn)360°，從而有效地縮短掃描時(shí)間，使病人更容易接受和忍受CT檢查中的屏氣要求。多數(shù)病人可以在一次屏氣中完成掃描，避免了呼吸運(yùn)動(dòng)引起的掃描遺漏，減少了病人移動(dòng)產(chǎn)生的偽影。2．連續(xù)掃描和連續(xù)采集數(shù)據(jù)可以獲得容積數(shù)據(jù)通過回顧性重建能夠得到任意位置的層像和高質(zhì)量的三維重建圖像，提高了病灶檢出率。3．快速無層間隔掃描可以充分發(fā)揮對(duì)比劑