第一章 CT的基本結(jié)構(gòu)

CT機(jī)的基本結(jié)構(gòu)雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院影像教研室CT掃描儀的組成CT掃描儀組成請(qǐng)?jiān)诖溯斎肽臉?biāo)題數(shù)據(jù)采集階段包括：X射線管、探測(cè)器、準(zhǔn)直器、濾過器、對(duì)數(shù)放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）、接口電路等；圖像重建階段包括：計(jì)算機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換器圖像顯示階段包括：圖像顯示器、相機(jī)、接口電路等。整個(gè)系統(tǒng)由中央系統(tǒng)控制器操縱，加上檢查床便構(gòu)成一臺(tái)完整的X-CT系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DASX線球管管功能及構(gòu)成球管特性球管新技術(shù)球管的高壓發(fā)生器球球管的構(gòu)成及功能外殼陰極陽極防護(hù)罩球管外殼的作用保證電子在真空管內(nèi)真空狀，以便電子在真空管內(nèi)的自由加速隔熱與絕緣，對(duì)外殼材質(zhì)要求耐高溫降低X線吸收耐熱玻璃金屬外殼球管外殼的材料玻璃外殼球管隨著使用時(shí)間的增長，由于燈絲蒸發(fā)和陽極靶面的龜裂處鎢蒸發(fā)，會(huì)使玻璃殼內(nèi)壁附著一層金屬鎢的沉積物，沉積物與陽極相連形成第二陽極，致使一部分高速運(yùn)動(dòng)電子轟擊玻璃殼使其侵蝕，最終導(dǎo)致玻璃殼擊穿，球管損壞。玻璃外殼球管主要用于早期的CT中。金屬陶瓷外殼球管由于金屬陶瓷球管沒有玻璃殼，減少了玻璃殼因鎢蒸發(fā)導(dǎo)致球管損壞的危險(xiǎn)，所以可將燈絲加熱到較高溫度。金屬外殼縮小了陰陽極的空間，這樣就可以在不增加外殼的前提下，加大陽極靶面的面積，提高球管的允許符合毛病在低KV情況下可使用較高的mA值。在散熱、可靠性、耐用性等方面，金屬管套由于玻璃管套，目前CT基本采用金屬外殼。球管窗寬陰極燈絲聚焦杯燈絲功能陰極是真空電子管的負(fù)極，由一個(gè)直流電系統(tǒng)供電，其作用是發(fā)射電子，并使電子聚焦區(qū)轟擊陽極。燈絲材料鎢高的熱電子發(fā)射率高熔點(diǎn)釷增加電子發(fā)射率和延長燈絲壽命較細(xì)，呈螺旋狀聚焦電流和聚焦的電極做成碗狀，稱為聚焦杯-聚焦到達(dá)陽極的電子聚焦杯陽極陽極又稱為靶電極，在球管中處于正電位，是真空電子管的正極。在球管內(nèi)，電子被加速至陽極，在陽極受阻，由于電子和靶材料之間的碰撞，使得陽極產(chǎn)生熱和電磁輻射。類型：固定陽極旋轉(zhuǎn)陽極固定陽極牙科X射線、部分便攜式成像設(shè)備不需在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生高強(qiáng)度X射線，因此用于球管電流和功率要求不高時(shí)旋轉(zhuǎn)陽極錸鎢合金：彈性、壽命鉬：高熱容量石墨：更高熱容量X線管防護(hù)罩由鉛和鋼制成，作用：產(chǎn)生有用X線、支撐、冷卻球管的特性焦點(diǎn)陽極傾角熱容量散熱率焦點(diǎn)焦點(diǎn)與半影請(qǐng)?jiān)诖溯斎肽臉?biāo)題170KV，170mA，2Sec170KV，340mA，1SecX線球管的熱容量和散熱率熱容量的單位是MHu，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，說明球管性能越好準(zhǔn)直器準(zhǔn)直器的原理輻射衰減物質(zhì)，用以限制到達(dá)探測(cè)器組件的放射線角度分布空間定位，即僅局限于某一空間單元的射線進(jìn)入探測(cè)器，而其他部分的射線則被屏蔽而不能進(jìn)入探測(cè)器材料選擇對(duì)X線吸收大，易于加工、經(jīng)濟(jì)一般采用鉛或含有少量銻、鉍的鉛合金準(zhǔn)直器的類型球管側(cè)準(zhǔn)直器---前準(zhǔn)直器探測(cè)器側(cè)準(zhǔn)直器---后準(zhǔn)直器請(qǐng)?jiān)诖溯斎肽臉?biāo)題在SSCT中準(zhǔn)直器的作用在MSCT中準(zhǔn)直器的作用在SSCT中準(zhǔn)直器的作用前準(zhǔn)直器掃描層厚射束塑形后準(zhǔn)直器的作用射束塑形消除散射，確保到探測(cè)器的射束寬度一致可不用，如有前準(zhǔn)直器必須精確對(duì)準(zhǔn)，否則產(chǎn)生條形偽影。在MSCT中準(zhǔn)直器的作用d=D/N用D和d分別代表前準(zhǔn)直器和后準(zhǔn)直器N代表探測(cè)器排的數(shù)目準(zhǔn)直器仍然決定Z軸體積覆蓋范圍，但與SSCT機(jī)不同的是決定Z軸分辨率（層厚）的是后準(zhǔn)直器，而不是前準(zhǔn)直器。層厚的定義等于被選擇的激活的探測(cè)器單元大小層厚與前準(zhǔn)直器沒有直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系可探測(cè)器排列和層厚層厚小于探測(cè)器單元利用前準(zhǔn)直器和探測(cè)器共同作用來決定層厚，前準(zhǔn)直器將線束約束到兩個(gè)探測(cè)器單元的中間部分。從而得到小于探測(cè)器單元大小的層厚。舉例：在Z軸方向有16排等寬的探測(cè)器陣列，每個(gè)寬1.25mm?？梢浴胺至选?.25的一般寬度準(zhǔn)直器常見故障當(dāng)位置傳感器變臟或者損壞時(shí)，會(huì)導(dǎo)致選擇層厚時(shí)報(bào)錯(cuò)。因此要經(jīng)常給位置傳感器除塵。在更換傳感器時(shí)要注意原來的位置。準(zhǔn)直器控制電路出現(xiàn)故障頻率也較高。探測(cè)器吸收+散射=衰減探測(cè)器原理探測(cè)器單元X線束與X線強(qiáng)度成正比的電信號(hào)探測(cè)器特性轉(zhuǎn)換效率捕捉、吸收、轉(zhuǎn)換X線光子形成電信號(hào)的能力響應(yīng)時(shí)間探測(cè)器探測(cè)到一個(gè)X線信號(hào)到位下一個(gè)信號(hào)作好準(zhǔn)備的時(shí)間穩(wěn)定性如系統(tǒng)不穩(wěn)定，就需要頻繁的校準(zhǔn)來補(bǔ)償信號(hào)的作用動(dòng)態(tài)范圍余暉由于雜質(zhì)的存在使少量受激電子陷入返回基態(tài)周期較長的激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生較長的衰減時(shí)間常數(shù)，稱為余暉。余暉是固體探測(cè)器所特有的現(xiàn)象。隨著CT的不斷發(fā)展，余暉現(xiàn)象越來越被引起重視。尤其在雙能模式中，對(duì)余暉的要求更嚴(yán)格，在雙能切換模式中，幀與幀之間的X線輸出結(jié)果差別很大，要求將幀與幀之間信號(hào)污染降到最低程度。在CT的應(yīng)用中，可以通過一定的算法來校正余暉效應(yīng)，也能通過摻雜晶體的方法來降低余暉效應(yīng)。探測(cè)器類型氣體探測(cè)器一種是收集電離電荷的探測(cè)器，它收集電離作用產(chǎn)生的電子和離子，記錄由它們的電荷所產(chǎn)生的電壓信號(hào)。由于受電離的物質(zhì)一般為惰性氣體，因此稱之為氣體探測(cè)器固體探測(cè)器另一種是收集熒光的射線探測(cè)器為固體探測(cè)器。目前絕大多數(shù)CT采用固體探測(cè)器。氣體探測(cè)器氣體探測(cè)器特性幾何利用率高壓力越深，壓力越大，探測(cè)器效率越高耐溫度、濕度校準(zhǔn)需求低響應(yīng)一致穩(wěn)定性高沒有余暉便宜請(qǐng)?jiān)诖溯斎肽臉?biāo)題效率低高mAs壓力降低，探測(cè)效率顯著下降固體探測(cè)器的原理請(qǐng)?jiān)诖溯斎肽臉?biāo)題利用光電倍增管將閃爍轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再用電子線路和器件將它放大和存儲(chǔ)下來。把發(fā)光物質(zhì)即閃爍晶體和光電倍增管組合起來，便構(gòu)成了閃爍計(jì)數(shù)探測(cè)裝置。探測(cè)效率高、分辨時(shí)間短。。。每個(gè)單獨(dú)的探測(cè)器通過放散射濾線柵，可以在很大程度上優(yōu)化射線質(zhì)量。然而，使用放散射濾線柵也存在不足之處：為了有效地阻止散射線，要求濾線柵的厚度至少0.1mm厚，這樣就極大地減低可探測(cè)器的幾何效率固體探測(cè)器的特性有單獨(dú)的設(shè)備控制探測(cè)器原件的溫度和濕度優(yōu)點(diǎn)--高效缺點(diǎn)--貴、有余暉（響應(yīng)時(shí)間較差）探測(cè)器材料鉈激活碘化鈉晶體：NaI（Ti）是早期使用最普遍的閃爍體。這種晶體密度大，對(duì)γ射線和X射線有較大的阻止本領(lǐng)，它的透明度和發(fā)光度都很高。但碘化鈉晶體有一個(gè)致命的缺點(diǎn)就是它極易潮解。晶體一旦潮解后，探測(cè)效率和能量分辨率急劇下降，完全不能使用。所以在實(shí)際應(yīng)用中，碘化鈉晶體被密封在一個(gè)鋁制外殼內(nèi)。請(qǐng)?jiān)诖溯斎肽臉?biāo)題鉈激活碘化銫晶體：Cs（TI）優(yōu)點(diǎn)是空氣中不易潮解，但應(yīng)避免強(qiáng)光照射。若因強(qiáng)光照射致使晶體變色，可用長期避光的方法褪色，晶體的性能即可恢復(fù)。請(qǐng)?jiān)诖溯斎肽臉?biāo)題鎢酸鎘晶體：鎢酸鎘晶體對(duì)X線吸收系數(shù)大，輻射長度短?？墒垢吣芪锢硖綔y(cè)器做的十分密集，從而降低整個(gè)設(shè)備的造價(jià)。優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)成本低、吸收效率高等；缺點(diǎn)是對(duì)濕度敏感、穩(wěn)定性較差和余暉效應(yīng)等。請(qǐng)?jiān)诖溯斎肽臉?biāo)題稀土陶瓷探測(cè)器（UFC）：與以往的CT探測(cè)器相比光輸出率高，光電轉(zhuǎn)換效率是鎢酸鎘晶體的2倍、X線利用率可達(dá)99%；具有很好的穩(wěn)定性，圖像很少產(chǎn)生環(huán)狀偽影；余暉效應(yīng)時(shí)間短，可以做快速連續(xù)的螺旋掃描。缺點(diǎn)是：一、探測(cè)器單元體積，限制分辨率進(jìn)一步提高；二、探測(cè)器之間的拼接縫隙影響X線檢測(cè)效率。探測(cè)器的排列探測(cè)器中有600-900個(gè)元件--允許好的空間信息球管和探測(cè)器都圍繞患者旋轉(zhuǎn)SSCT中探測(cè)器的兩種排列方式MSCT探測(cè)器的排列二維弧面分布，這樣有效的提高了探測(cè)器的利用率。在MSCT中均采用固體探測(cè)器且沿用第三代的旋轉(zhuǎn)--旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)MSCT中探測(cè)器的三種排列方式矩陣探測(cè)器陣列自適應(yīng)探測(cè)器陣列混合矩陣探測(cè)器陣列參考探測(cè)器滑環(huán)電纜連接供給球管和燈絲的高壓電源采用高壓電纜從掃描架外的高壓發(fā)生器上連接CT設(shè)備的主計(jì)算機(jī)必須不斷將指令參數(shù)傳給采樣系統(tǒng)，也需要采用電纜連接；掃描機(jī)架旋轉(zhuǎn)部分的驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電需要電源電纜；狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)接收需要控制電纜電纜連接的缺陷電纜間相互纏繞，使掃描機(jī)架的旋轉(zhuǎn)角度范圍很小，且只能進(jìn)行某一范圍的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；在每次旋轉(zhuǎn)掃描之前，還必須有啟動(dòng)、加速、穩(wěn)定、減速、制動(dòng)等過程，由于連接用的電纜長度是有限的，所以必須再逆過來重復(fù)以上各步驟；滑環(huán)CT的掃描方式SCT硬件要求滑環(huán)的類型CT的掃描方式定位片（前后位、側(cè)位、斜位）軸位掃描＞進(jìn)床移動(dòng)＞在掃描＞進(jìn)床移動(dòng)螺旋掃描定位像掃描軸掃X線球管和探測(cè)器360°旋轉(zhuǎn)采集數(shù)據(jù)過程中檢查床靜止得到某個(gè)橫斷位的圖像數(shù)據(jù)床進(jìn)到下一個(gè)位置，再掃描常規(guī)CT（軸向）的局限性較長時(shí)的檢查時(shí)間，不斷的停止-啟動(dòng)，檢查床的運(yùn)動(dòng)和電纜的纏繞等病人解剖結(jié)構(gòu)的遺漏（由于病人的呼吸相位與層間掃描的不一致造成）常規(guī)CT（軸向）的局限性3D圖像和多平面圖像的不精確（由于病人的呼吸相位與層間掃描的不一致）造影劑利用不充分CT螺旋掃描球管和探測(cè)器連續(xù)旋轉(zhuǎn)球管連續(xù)曝光連續(xù)采集數(shù)據(jù)診視床連續(xù)運(yùn)動(dòng)軸向掃描和螺旋掃描的比較掃描過程中造影劑均勻通過，使病灶探測(cè)得以優(yōu)化；3D和MPR數(shù)據(jù)更加精確；回顧性重建SCT的硬件要求滑環(huán)CCT--電纜SCT---滑環(huán)滑環(huán)的組成碳刷靜止環(huán)滑環(huán)是電子機(jī)械裝置，包含有電子傳導(dǎo)環(huán)和電刷，它們通過旋轉(zhuǎn)界面?zhèn)鬏旊娔?。每個(gè)環(huán)都傳導(dǎo)電壓到發(fā)生器、球管；采用滑環(huán)的優(yōu)點(diǎn)沒有電纜纏繞的問題球管連續(xù)旋轉(zhuǎn)更快的掃描和最小層間掃描延遲滑環(huán)的組成傳導(dǎo)設(shè)備操作與控制信號(hào)的低壓環(huán)向探測(cè)器輸入輸出數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)環(huán)供應(yīng)球管與變壓器電源的高壓環(huán)--高壓環(huán)上的電壓不同，螺旋CT分為高壓滑環(huán)式，低壓滑環(huán)式?；h(huán)的供電方式低壓滑環(huán)---由滑環(huán)以低電壓饋電方式給機(jī)架內(nèi)部件供電高壓滑環(huán)--由滑環(huán)以高壓饋電方式給球管供電低壓滑環(huán)在低壓滑環(huán)系統(tǒng)中，通過低壓電刷傳輸X線控制信