1、X X线计算机体层成线计算机体层成像设备像设备XCTXCT学习要点学习要点掌握掌握CTCT成像原理及图像处理技术成像原理及图像处理技术12了解了解CTCT发展及各代扫描方式发展及各代扫描方式3 熟悉熟悉CTCT基本结构及使用维护基本结构及使用维护2X线计算机体层成像设备XCTCT的定义vCTCT是英文是英文“Computed Tomography”“Computed Tomography”的缩写的缩写。v词根词根“tomo”“tomo”含有断层的意义，具体解释为通含有断层的意义，具体解释为通过对一单个层面成像而形成的过对一单个层面成像而形成的X X线摄影技术。从线摄影技术。从名字不难看出名字不
2、难看出CTCT的技术基础是计算机技术和的技术基础是计算机技术和X X线线断层摄影技术。中文为计算机体层摄影成像，它断层摄影技术。中文为计算机体层摄影成像，它代表一种图像重建技术。代表一种图像重建技术。3X线计算机体层成像设备XCT第一节第一节 概述概述4X线计算机体层成像设备XCT一、CT扫描机的发展简史v（一）（一）CTCT的发明和诞生的发明和诞生v19171917年，年，雷登雷登(J(JRadon)Radon)指出对二维或三维的指出对二维或三维的物体，可以从各个不同方向上的投影，用数学方物体，可以从各个不同方向上的投影，用数学方法计算出唯一的一张重建图像。称之谓雷登变换法计算出唯一的一张重
3、建图像。称之谓雷登变换。5X线计算机体层成像设备XCT3606X线计算机体层成像设备XCTv19631963年，美国数学学年，美国数学学A.M.CormarkA.M.Cormark解决了图像解决了图像重建的数学方法。重建的数学方法。v19671967年，年，豪斯菲尔德豪斯菲尔德(Godfrey Hounsfield)(Godfrey Hounsfield)制制成了第一台可用于临床的成了第一台可用于临床的CTCT。19711971年年9 9月第一台月第一台头扫描头扫描CTCT机安装在英国的一所医院中。机安装在英国的一所医院中。v19721972年，第一张临床年，第一张临床CTCT图像是在伦敦的图
4、像是在伦敦的AtkinsonMorleyAtkinsonMorley医院拍摄的。用医院拍摄的。用9 9天时间采集数天时间采集数据，据，2.52.5小时重建一幅图像，区分衰减系数小时重建一幅图像，区分衰减系数4%4%。7X线计算机体层成像设备XCT8X线计算机体层成像设备XCT9X线计算机体层成像设备XCTvCTCT立即受到了医学界的热烈欢迎，成功震惊了整立即受到了医学界的热烈欢迎，成功震惊了整个医学界，个医学界，CTCT的发明被认为是的发明被认为是CTCT立即受到了医立即受到了医学界的热烈欢迎，成功震惊了整个医学界，学界的热烈欢迎，成功震惊了整个医学界，CTCT的的发明被认为是发明被认为是“自
5、从伦琴自从伦琴18951895年发现年发现X X 线以来，线以来，在放射医学、医学物理和相关学科领域里，没有在放射医学、医学物理和相关学科领域里，没有能与之相比拟的发明能与之相比拟的发明”vHounsfield Hounsfield 和和 Cormack Cormack 因发明因发明 CT CT 获得获得1979 1979 年诺贝尔医学和生理学奖。年诺贝尔医学和生理学奖。10X线计算机体层成像设备XCT11X线计算机体层成像设备XCTv19741974年，美国年，美国Georga TownGeorga Town医学中心的工程师医学中心的工程师LedleyLedley设计出了全身设计出了全身CT
6、CT扫描机，使扫描机，使CTCT的应用扩的应用扩展到全身各个部位的影像学检查。展到全身各个部位的影像学检查。12X线计算机体层成像设备XCT13X线计算机体层成像设备XCT14X线计算机体层成像设备XCTv（二）各代（二）各代CTCT的扫描方式的扫描方式v1.1.第一代第一代CT X线球管为固定阳极，发射线球管为固定阳极，发射X线为线为直线笔形束，一个探测器，采用直线和旋转扫描直线笔形束，一个探测器，采用直线和旋转扫描相结合，即直线扫描后，旋转相结合，即直线扫描后，旋转1度，再行直线扫描度，再行直线扫描，旋转，旋转180完成一层面扫描，扫描时间完成一层面扫描，扫描时间36分钟分钟。矩阵象素。矩
7、阵象素256256或或320320。仅用于颅脑检。仅用于颅脑检查。查。15X线计算机体层成像设备XCTv2.第二代第二代CT 与第一代无质的区别，仅由小角度与第一代无质的区别，仅由小角度（330）扇形）扇形X线束替代了直线笔形束，探线束替代了直线笔形束，探测器增至几十个，扫描时间缩至测器增至几十个，扫描时间缩至10秒到秒到1.5分钟，分钟，矩阵象素与第一代矩阵象素与第一代CT机相同，可用于颅脑和腹部机相同，可用于颅脑和腹部。16X线计算机体层成像设备XCT 3.第三代第三代 CT X三线球管为旋转阳极。发射三线球管为旋转阳极。发射X 线线为扇形束，角度较大达为扇形束，角度较大达3045度，探测
8、器多达度，探测器多达几百个，只做旋转扫描，扫描时间为几百个，只做旋转扫描，扫描时间为2.410秒，秒，矩阵象素除矩阵象素除256256和和320320外，还有外，还有512512。适用全身各部位。适用全身各部位。17X线计算机体层成像设备XCT 4.第四代第四代CT 与第三代无质的区别，探测器多达与第三代无质的区别，探测器多达1000余个，固定安装在扫描机架四周，仅余个，固定安装在扫描机架四周，仅X线球线球管绕患者旋转，扫描时间进一步缩短至管绕患者旋转，扫描时间进一步缩短至15秒。秒。18X线计算机体层成像设备XCT19X线计算机体层成像设备XCT 5.第五代第五代CT 为最新发展的电影扫描为
9、最新发展的电影扫描CT(cine CT scanner)，在扫描速度上有飞跃发展，采用电子在扫描速度上有飞跃发展，采用电子枪结构，使每次扫描时间缩短至枪结构，使每次扫描时间缩短至50毫秒，大大有毫秒，大大有利于心脏利于心脏CT扫描。扫描。20X线计算机体层成像设备XCT21X线计算机体层成像设备XCT22X线计算机体层成像设备XCT二、CT扫描机的发展趋势v自自19721972年世界上第一台年世界上第一台CTCT应用到临床以来，应用到临床以来，CTCT经历了从第一代到第五代迅猛发展，特别是经历了从第一代到第五代迅猛发展，特别是19991999年出现四层螺旋年出现四层螺旋CTCT后，人们提出了后
10、，人们提出了“CT“CT绿色革绿色革命命”的概念，的概念，CTCT向着更低辐射剂量、更快的采集向着更低辐射剂量、更快的采集和重建速度、多样的图像重建处理、更多的人性和重建速度、多样的图像重建处理、更多的人性化方向发展。化方向发展。23X线计算机体层成像设备XCTv20012001年北美放射学会年北美放射学会(RSNA)(RSNA)第第8787届年会上提出届年会上提出“扫描层数更多，扫描时间更短扫描层数更多，扫描时间更短”的口号后，近的口号后，近几年时间，螺旋几年时间，螺旋CTCT从单层、双层、从单层、双层、4 4层、层、8 8层、层、1616层、至层、至6464层、层、“双源双源CT”,CT”
11、,发展到平板探测器发展到平板探测器在在CTCT中的应用开发，使中的应用开发，使CTCT的应用得到进一步的的应用得到进一步的的拓展。因此，的拓展。因此，CTCT的发展趋势就是的发展趋势就是“卓越的各向卓越的各向同性分辨率，超快的机架旋转速度，尽可能低的同性分辨率，超快的机架旋转速度，尽可能低的低剂量扫描方式，直接三维数据成像和正确临床低剂量扫描方式，直接三维数据成像和正确临床应用解决方案应用解决方案”。主要体现在以下四个。主要体现在以下四个“面向面向”：24X线计算机体层成像设备XCTv1.1.面向心脏病学的心脏面向心脏病学的心脏CT CT 心脏心脏CTCT为心脏提供为心脏提供了从检查到诊断的完
12、整解决途径，具有实现流畅了从检查到诊断的完整解决途径，具有实现流畅顺利的心血管检查所需的所有要素：先进的顺利的心血管检查所需的所有要素：先进的ECGECG同步采集技术，图像重建技术，消除期外搏动影同步采集技术，图像重建技术，消除期外搏动影响的直观响的直观ECGECG编辑技术，确保了极为出色的图像编辑技术，确保了极为出色的图像质量以及最低的辐射剂量。心脏质量以及最低的辐射剂量。心脏CTCT可进行狭窄准可进行狭窄准确测量和支架植入的血管分析以及心脏形态学和确测量和支架植入的血管分析以及心脏形态学和功能学的分析测定。功能学的分析测定。25X线计算机体层成像设备XCT5秒扫完心脏，10秒扫完全身26X
13、线计算机体层成像设备XCT27X线计算机体层成像设备XCTv2.2.面向急症学的急诊面向急症学的急诊CT CT 急诊急诊CTCT集成了针对急症集成了针对急症和外伤的影像学解决途径，它提供了拓展的成像和外伤的影像学解决途径，它提供了拓展的成像视野（视野（FOV)FOV)，全身连续扫描范围长达，全身连续扫描范围长达200cm200cm，快速、直接的三维图像重建可在患者离开检查床快速、直接的三维图像重建可在患者离开检查床前已完成并供医生阅片，对于前已完成并供医生阅片，对于“时间就是生命时间就是生命”的急诊科而言，是一个重大的突破。的急诊科而言，是一个重大的突破。28X线计算机体层成像设备XCTv3.
14、3.面向肿瘤病学的肿瘤面向肿瘤病学的肿瘤CT CT 肿瘤肿瘤CTCT实现面向肿瘤实现面向肿瘤成像、评估和随访复查的最先进的扫描，直观的成像、评估和随访复查的最先进的扫描，直观的计算机辅助诊断工具以及智能化的评估、自动化计算机辅助诊断工具以及智能化的评估、自动化随访和随访和CTCT引导下的介入治疗，为预防诊断、肿瘤引导下的介入治疗，为预防诊断、肿瘤分期以及实时活检带来更正确的诊断。另外全面分期以及实时活检带来更正确的诊断。另外全面的肿瘤灌注成像将实现快速便捷的肿瘤成像，帮的肿瘤灌注成像将实现快速便捷的肿瘤成像，帮助肿瘤的鉴别诊断。助肿瘤的鉴别诊断。29X线计算机体层成像设备XCTv4.4.面向神
15、经病学的神经面向神经病学的神经CT CT 神经神经CTCT提供了高空间提供了高空间和高时间分辨率的无伪影成像技术，可对头部、和高时间分辨率的无伪影成像技术，可对头部、颈部、脊柱复杂神经紊乱症以及创伤与休克进行颈部、脊柱复杂神经紊乱症以及创伤与休克进行快速准确的成像，自动化软件以及减影功能，实快速准确的成像，自动化软件以及减影功能，实现卓越的诊断效果，并实现复杂血管结构的综合现卓越的诊断效果，并实现复杂血管结构的综合评价，脑灌注成像软件可用于休克病人和脑肿瘤评价，脑灌注成像软件可用于休克病人和脑肿瘤的鉴别诊断。的鉴别诊断。30X线计算机体层成像设备XCT第二节第二节 CT成像原理成像原理31X线
16、计算机体层成像设备XCT一、CT成像的主要过程vCTCT系统：系统：X X线管、准直器、检测器、扫描机构、线管、准直器、检测器、扫描机构、v测量电路、计算机、监视器等部分组成。测量电路、计算机、监视器等部分组成。32X线计算机体层成像设备XCTv基本工作过程：基本工作过程：X X线线前准直器形成很细的直前准直器形成很细的直线射束线射束人体被检测层面人体被检测层面射出的射出的X X线束到线束到达后准直器达后准直器检测器，检测器将含有信息的检测器，检测器将含有信息的X X线转变为相应的电信号线转变为相应的电信号测量电路将电信号放测量电路将电信号放大大ADCADC变为数字信号变为数字信号计算机处理系
17、统处计算机处理系统处理（图像重建）理（图像重建）按监视器扫描制式编码，屏幕上按监视器扫描制式编码，屏幕上表示出不同灰度，显示人体这一层面上组织密度表示出不同灰度，显示人体这一层面上组织密度图像。图像。33X线计算机体层成像设备XCT34X线计算机体层成像设备XCT35X线计算机体层成像设备XCT二、CT成像的物理原理v（一）（一）X X线线性衰减系数（线线性衰减系数（）v 在均匀物体中，在均匀物体中，X X线衰减服从指数规律线衰减服从指数规律v Lambert-Beer Lambert-Beer式是式是 吸收定律吸收定律 。v 由于人体器官或组织由多种物质成分和不同密度由于人体器官或组织由多种
18、物质成分和不同密度构成的，构成的，X X线穿透人体时各点对线穿透人体时各点对X X线的吸收系数由线的吸收系数由于人体器官或组织由多种物质成分和不同密度构于人体器官或组织由多种物质成分和不同密度构成的，成的，X X线穿透人体时各点对线穿透人体时各点对X X线的吸收系数线的吸收系数 不同。不同。36X线计算机体层成像设备XCT12I0是入射前是入射前X线的强度线的强度I是入射后是入射后X线的强度线的强度是均匀介质的线性衰减系数是均匀介质的线性衰减系数d为物质的厚度为物质的厚度37X线计算机体层成像设备XCT38X线计算机体层成像设备XCTv公式公式1 1中所用介质是均匀一致的介质，人体可以看中所用
19、介质是均匀一致的介质，人体可以看成所有组织衰减系数的加权平均。成所有组织衰减系数的加权平均。v公式公式2 2是测定物质衰减系数的基本关系式和基本依是测定物质衰减系数的基本关系式和基本依据。通过它，得到投影值和二维分布矩阵，由此据。通过它，得到投影值和二维分布矩阵，由此重建出图像。重建出图像。39X线计算机体层成像设备XCTv（二）（二）CTCT图像重建的基本方法图像重建的基本方法v 图像重建方法是图像矩阵的求解方法。如有图像重建方法是图像矩阵的求解方法。如有N NN N的图像矩阵，有的图像矩阵，有N NN N个独立的线性方程组个独立的线性方程组，并且求解，并且求解N NN N个矩阵中的体素的吸
20、收系数个矩阵中的体素的吸收系数 ij ij。v N NN N个方程组求解可以采用个方程组求解可以采用 迭代法（逐次近似迭代法（逐次近似法）等。（逐次近似法）等。法）等。（逐次近似法）等。v 现在应用比较多的是反投影法、解释法。解释法现在应用比较多的是反投影法、解释法。解释法包括二维傅里叶重建法和现在应用比较多的是反包括二维傅里叶重建法和现在应用比较多的是反投影法、解释法。解释法包括二维傅里叶重建法投影法、解释法。解释法包括二维傅里叶重建法和和 滤波反投影法（滤波反投影法（filtering back projectionfiltering back projection，FBPFBP）。）。4
21、0X线计算机体层成像设备XCTv 1.1.反投影法反投影法v反投影法（反投影法（back projectionback projection）又称又称 总和法总和法 或线或线性叠加法。它是利用所有性叠加法。它是利用所有X X线的线的P P值计算各个像素值计算各个像素的的 值的二维分布。它是利用所有值的二维分布。它是利用所有X X线的线的P P值计值计算各个像素的算各个像素的 值的二维分布。值的二维分布。v 基本原理：是将所测得的投影值按其原路径平均基本原理：是将所测得的投影值按其原路径平均的分配到每一点上，各个方向上投影值反投影后的分配到每一点上，各个方向上投影值反投影后，在影像处进行叠加，推
22、断出原图像。，在影像处进行叠加，推断出原图像。41X线计算机体层成像设备XCT反投影法求解过程42X线计算机体层成像设备XCT43X线计算机体层成像设备XCT反投影法会产生晕状效应44X线计算机体层成像设备XCTv缺点：影像边缘处不清晰。缺点：影像边缘处不清晰。v 如果在一均匀的组织密度内，存在吸收系数极不如果在一均匀的组织密度内，存在吸收系数极不均匀的部分时，反投影图像与原图像会出现伪影均匀的部分时，反投影图像与原图像会出现伪影（image artifactimage artifact）。如果在一均匀的组织密度）。如果在一均匀的组织密度内，存在吸收系数极不均匀的部分时，反投影图内，存在吸收系
23、数极不均匀的部分时，反投影图像与原图像会出现伪影（像与原图像会出现伪影（image artifactimage artifact）。）。v 反投影数量愈多，重建图像愈接近于原图像，但反投影数量愈多，重建图像愈接近于原图像，但由于存在星形伪影，而使得重建图像的边缘部分由于存在星形伪影，而使得重建图像的边缘部分模糊不清。目前已经不采用这种成像算法。模糊不清。目前已经不采用这种成像算法。45X线计算机体层成像设备XCTv2.2.迭代法迭代法v以称逐次近似法。迭代法被以称逐次近似法。迭代法被HounsfieldHounsfield应用到应用到EMIEMI扫描机中，目前的临床用扫描机中，目前的临床用CT
24、CT已经不再采用这已经不再采用这种方法，故不作介绍。种方法，故不作介绍。46X线计算机体层成像设备XCTv3.3.分解法（解析法）分解法（解析法）v分解法由于运算量较小，图像质量较高，目前分解法由于运算量较小，图像质量较高，目前CTCT机基本上都采用这种图像重建的方法。机基本上都采用这种图像重建的方法。v另外，为了实现扇形束另外，为了实现扇形束CTCT扫描和螺旋扫描，在分扫描和螺旋扫描，在分解法的基础上，建立了扇形束解法的基础上，建立了扇形束CTCT算法和螺旋算法和螺旋CTCT算法，由于比较复杂不再作介绍。算法，由于比较复杂不再作介绍。47X线计算机体层成像设备XCT第三节 CT扫描机的基本组
25、成48X线计算机体层成像设备XCTvCTCT扫描机可分为三个主要部分扫描机可分为三个主要部分v1.1.数据采集系统。数据采集系统。v2.2.计算机和图像重建系统。计算机和图像重建系统。v3.3.图像显示、记录和存储系统。图像显示、记录和存储系统。49X线计算机体层成像设备XCT50X线计算机体层成像设备XCT一、数据采集系统v（一）（一）X X线管线管51X线计算机体层成像设备XCTv（二）准直器（二）准直器v有两个准直器，一个是X线管前端的为前准直器，决定CT扫描层厚。一个是探测器端的为后准直器，它的狭缝分别对准每一个探测器，使探测器只接收垂直于探测器方向的射线，尽量减少来自其他方向的散射产
26、生的干扰。为了在剂量不增加的前提下，有效地利用X射线，探测器孔径宽度要略大于前准直器宽度。52X线计算机体层成像设备XCTv（三）滤过器（三）滤过器v吸收低能X线，这些低能射线对CT图像的形成没有任何作用，但是却增加了病人的照射剂量。v使穿过滤过器和受检者的投射线束的能量分布达到均匀硬化。53X线计算机体层成像设备XCTv（四）探测器（四）探测器vX X 射线探测器射线探测器(Detector)(Detector)是一种将是一种将 X X 射线能量转射线能量转换为可供记录的电信号的装置。换为可供记录的电信号的装置。它接收到射线照它接收到射线照射，然后产生与辐射强度成正比的电信号。通常射，然后产
27、生与辐射强度成正比的电信号。通常，探测器所接受到的射线信号的强弱，取决于该，探测器所接受到的射线信号的强弱，取决于该部位的人体截面内组织的密度。密度高的组织，部位的人体截面内组织的密度。密度高的组织，例如骨骼吸收例如骨骼吸收 X X 射线较多，探测器接收到的信号射线较多，探测器接收到的信号较弱；密度较低的组织，例如脂肪等吸收较弱；密度较低的组织，例如脂肪等吸收 X X 射线射线较少，探测器获得的信号较强。这种不同组织对较少，探测器获得的信号较强。这种不同组织对 X X 射线吸收值不同的性质可用组织的吸收系数射线吸收值不同的性质可用组织的吸收系数 m m 来表示，所以探测器所接收到的信号强弱所反
28、映来表示，所以探测器所接收到的信号强弱所反映的是人体组织不同的的是人体组织不同的 mm值，从而对组织性质作出值，从而对组织性质作出判断。判断。54X线计算机体层成像设备XCTv探测器是很复杂的器件。一个典型的探测器包括探测器是很复杂的器件。一个典型的探测器包括：闪烁体、光电转换阵列和电子学部分。此外还：闪烁体、光电转换阵列和电子学部分。此外还有软件、电源等附件。有软件、电源等附件。v目前，目前，CT CT 中常用的探测器类型有两种，一种是中常用的探测器类型有两种，一种是收集荧光的探测器，称闪烁探测器，也叫固体探收集荧光的探测器，称闪烁探测器，也叫固体探测器。一种是收集气体电离电荷的探测器，称气
29、测器。一种是收集气体电离电荷的探测器，称气体探测器。它收集电离作用产生的电子和离子，体探测器。它收集电离作用产生的电子和离子，记录由它们的电荷所产生的电压信号。记录由它们的电荷所产生的电压信号。55X线计算机体层成像设备XCT56X线计算机体层成像设备XCT57X线计算机体层成像设备XCTv1.1.固体探测器固体探测器v固体探测器是利用射线能使某些物质闪烁发光的固体探测器是利用射线能使某些物质闪烁发光的特性来探测射线的装置。特性来探测射线的装置。由于此种探测器的探测由于此种探测器的探测效率高，效率高，分辨时间短，既能探测带电粒子，又能分辨时间短，既能探测带电粒子，又能探测中性粒子；既能探测粒子
30、的强度，又能测量探测中性粒子；既能探测粒子的强度，又能测量它们的能量，鉴别它们的性质。所以，固体探测它们的能量，鉴别它们的性质。所以，固体探测器在器在 CT CT 扫描机中得到了广泛的应用。扫描机中得到了广泛的应用。58X线计算机体层成像设备XCTv固体探测器前面加有反射层，固体探测器前面加有反射层，它是涂有白色氧化它是涂有白色氧化镁粉末的铝盒。镁粉末的铝盒。它使闪烁晶体产生的荧光光子能它使闪烁晶体产生的荧光光子能大部分反射到光电阴极上。大部分反射到光电阴极上。在晶体与光电倍增管在晶体与光电倍增管间放置有机玻璃制成的光导，并涂有硅油以保证间放置有机玻璃制成的光导，并涂有硅油以保证良好的光耦合。
31、使用最普遍的闪烁晶体是激活碘良好的光耦合。使用最普遍的闪烁晶体是激活碘化钠化钠(NaI)(NaI)晶体。这种晶体的密度大，对晶体。这种晶体的密度大，对 射线和射线和 X X 射线有较大的阻止特性。它的透明度和发光度射线有较大的阻止特性。它的透明度和发光度都很高。但都很高。但 NaI NaI 晶体极易潮解，这是它的致命缺晶体极易潮解，这是它的致命缺点。点。NaI NaI 晶体一旦潮解，探测器效率和能量分辨晶体一旦潮解，探测器效率和能量分辨力均急剧下降，以致完全不能使用。在实际应用力均急剧下降，以致完全不能使用。在实际应用中，碘化钠晶体被密封在一个铝制外壳内。中，碘化钠晶体被密封在一个铝制外壳内。
32、59X线计算机体层成像设备XCT60X线计算机体层成像设备XCTv2.2.气体探测器气体探测器v气体探测器是利用气体气体探测器是利用气体(一般采用化学性能稳定的一般采用化学性能稳定的惰性气体惰性气体)电离的原理，入射的电离的原理，入射的 X X 射线使气体产射线使气体产生电离，通过测量电流的大小来测得入射生电离，通过测量电流的大小来测得入射 X X 射线射线的强度。的强度。气体探测器的结构如图气体探测器的结构如图 3 3 所示。所示。61X线计算机体层成像设备XCT62X线计算机体层成像设备XCTv气体探测器由一系列单独的气体电离室构成。气体探测器由一系列单独的气体电离室构成。各各气体电离室的
33、上下夹面由陶瓷拼成。气体电离室的上下夹面由陶瓷拼成。每个气体电每个气体电离室的离室的 X X 射线入射面由薄铝板制成，两侧用薄钨射线入射面由薄铝板制成，两侧用薄钨片作为隔板分隔开，所有隔板相互连通，加上片作为隔板分隔开，所有隔板相互连通，加上 500V 500V 直流电压，起收集电子的作用。各个中心直流电压，起收集电子的作用。各个中心收集电极引线接至相应的前置放大器，气体电离收集电极引线接至相应的前置放大器，气体电离室内充满氙气。当入射室内充满氙气。当入射 X X 射线进入各个气体电离射线进入各个气体电离室后，将气体电离，正离子由中心收集电极接收室后，将气体电离，正离子由中心收集电极接收，负离
34、子，负离子(电子电子)被隔板接收。正、负离子的定向运被隔板接收。正、负离子的定向运动形成电离电流。电离电流与入射的动形成电离电流。电离电流与入射的 X X 射线强度射线强度(光子数光子数)成正比，很微弱，经前置放大器放大后，成正比，很微弱，经前置放大器放大后，送入数据采集系统。电离电流会产生高温，因而送入数据采集系统。电离电流会产生高温，因而隔板和收集电极均采用钨片。隔板和收集电极均采用钨片。63X线计算机体层成像设备XCTv隔板与隔板与 X X 射线入射方向一致，起到后准直器的作射线入射方向一致，起到后准直器的作用，它可防止由被测病人产生的散射线进入电离用，它可防止由被测病人产生的散射线进入
35、电离室。气体探测器的光子转换效率比固体探测器要室。气体探测器的光子转换效率比固体探测器要低。采用高压氙气可以增大气体的密度，提高转低。采用高压氙气可以增大气体的密度，提高转换效率。但由于钨片机械强度有限，所以不能采换效率。但由于钨片机械强度有限，所以不能采用太高的压力，这就限制了转换效率的进一步提用太高的压力，这就限制了转换效率的进一步提高。但由于其几何效率高于固体探测器的几何效高。但由于其几何效率高于固体探测器的几何效率，因而实际上这两种探测器的总检测效率大致率，因而实际上这两种探测器的总检测效率大致相近。气体探测器中各个气体电离室是相互连通相近。气体探测器中各个气体电离室是相互连通的一个整
36、体，处在相同的气压、密度、纯度、温的一个整体，处在相同的气压、密度、纯度、温度条件下，因而有较好的一致性。度条件下，因而有较好的一致性。64X线计算机体层成像设备XCTv由于由于 kV kV 存在波动，存在波动，CT X CT X 射线管辐射的射线管辐射的 X X 射线射线强度不稳定，而强度不稳定，而 X X 射线强度变化对成像有很大的射线强度变化对成像有很大的影响。因此，一般在探测器的两端装有参考探测影响。因此，一般在探测器的两端装有参考探测器通道。参考探测器用来测量入射人体前的原始器通道。参考探测器用来测量入射人体前的原始 X X 射线强度以修正探测器的测量结果。在扫描和射线强度以修正探测
37、器的测量结果。在扫描和采集数据过程中保证系统的稳定性是非常重要的采集数据过程中保证系统的稳定性是非常重要的。为防止探测器输出信号出现零位漂移，在扫描。为防止探测器输出信号出现零位漂移，在扫描过程中需对探测器的变化进行校正，使得在每个过程中需对探测器的变化进行校正，使得在每个 X X 射线脉冲到来之前所有探测器输出皆为射线脉冲到来之前所有探测器输出皆为 0 0。此。此外，每天还应对系统漂移进行校正，保证在全部外，每天还应对系统漂移进行校正，保证在全部动态范围内的线性和稳定性。动态范围内的线性和稳定性。65X线计算机体层成像设备XCTv（五）数据测量装置（五）数据测量装置v数据测量装置位于探测器陈
38、列和计算机之间，它数据测量装置位于探测器陈列和计算机之间，它的任务是将探测器输出的微弱信号经过前置放大的任务是将探测器输出的微弱信号经过前置放大、模数转换后送往计算机，供计算机进行图像重、模数转换后送往计算机，供计算机进行图像重建。建。66X线计算机体层成像设备XCTv（六）机架（六）机架vCTCT扫描机架是一个结构框架，内部有一个旋转扫扫描机架是一个结构框架，内部有一个旋转扫描架，上面装有高压发生器和描架，上面装有高压发生器和X X线管，同时带有线管，同时带有滤过器、准直器、探测器以及数字传输装置。在滤过器、准直器、探测器以及数字传输装置。在螺旋螺旋CTCT中，为了帮助冷却中，为了帮助冷却X
39、 X线管运行时产生的热线管运行时产生的热量，机架内配有油量，机架内配有油-空气冷却的热交换器。空气冷却的热交换器。67X线计算机体层成像设备XCTv在机架上有一个贯穿扫描机架的也，称为扫描孔在机架上有一个贯穿扫描机架的也，称为扫描孔，借助于安放在扫描孔中的激光束装置对病人进，借助于安放在扫描孔中的激光束装置对病人进行扫描定位，部分行扫描定位，部分CTCT扫描机的直径可达扫描机的直径可达78cm78cm。vCTCT扫描机架为了满足病人进行检查的需要，机架扫描机架为了满足病人进行检查的需要，机架可以做偏离垂直平面的前后倾斜，随着可以做偏离垂直平面的前后倾斜，随着CTCT机型号机型号不同而不同，一般
40、在不同而不同，一般在12123030之间。之间。68X线计算机体层成像设备XCT69X线计算机体层成像设备XCTv（七）扫描床（七）扫描床v用于扫描时按计划将病人输送到扫描野，并使预用于扫描时按计划将病人输送到扫描野，并使预定扫描层定位于扫描平面。床面前端可安装头托定扫描层定位于扫描平面。床面前端可安装头托，适应特殊需要时应用。庆体能够升降，以便于，适应特殊需要时应用。庆体能够升降，以便于病人上下。病人上下。v1.1.床面材料床面材料 没有功能，透没有功能，透X X线性能好，又要承重线性能好，又要承重能力强，扫描床面为碳素纤维增强塑料制成。能力强，扫描床面为碳素纤维增强塑料制成。v2.2.床面
41、承重床面承重 要求达要求达200200千克。千克。v3.3.床面行程床面行程 要求有较大的活动范围，一般要求有较大的活动范围，一般200200厘厘米。米。v4.4.定位精度定位精度 要求床面的定位精度达要求床面的定位精度达0.250.25毫米，以毫米，以保证扫描层定位准确，重复性好。保证扫描层定位准确，重复性好。70X线计算机体层成像设备XCTv5.5.最低高度最低高度 扫描床有升降功能扫描床有升降功能 ，便于病人上下，便于病人上下，最低最低3535厘米。厘米。v6.6.互锁功能互锁功能 与扫描架互锁，保证床面或扫描架的与扫描架互锁，保证床面或扫描架的活动不会与对方发生碰撞、挤压病人。活动不会
42、与对方发生碰撞、挤压病人。71X线计算机体层成像设备XCT72X线计算机体层成像设备XCT二、计算机和图像重建系统vCTCT扫描机的整个系统都是用计算机来管理，通常扫描机的整个系统都是用计算机来管理，通常用计算机用计算机(又称主控计算机又称主控计算机)执行系统管理、任务分执行系统管理、任务分配和外设控制等任务。具体的内容是控制和监配和外设控制等任务。具体的内容是控制和监视整个系统扫描过程，并将采集的数据送入存储视整个系统扫描过程，并将采集的数据送入存储器；器；CTCT的校正和输入数据的扩展；人机对话的校正和输入数据的扩展；人机对话并控制扫描等信息传送；图像重建的程序控制并控制扫描等信息传送；图
43、像重建的程序控制；故障诊断和分析。；故障诊断和分析。v同时。采用专用计算机同时。采用专用计算机(又称又称“列阵处理机列阵处理机”)”)来执来执行图像重建和处理。行图像重建和处理。73X线计算机体层成像设备XCTv（一）主控计算机（一）主控计算机v主要用于主要用于CTCT机系统控制，负责系统管理，图像数机系统控制，负责系统管理，图像数据储存，人机对话。一般用标准小型机或微型机据储存，人机对话。一般用标准小型机或微型机。v1.1.类型类型 主要分为专业级和主要分为专业级和PCPC级两种。目前多层螺级两种。目前多层螺旋旋CTCT均采用专业级双核技术。均采用专业级双核技术。v2.2.内存内存 128M
44、2G.128M2G.v3.3.硬盘硬盘 硬盘用于存储近期原始图像数据。硬盘大硬盘用于存储近期原始图像数据。硬盘大小决定了存储容量，现多用小决定了存储容量，现多用1070G,1070G,也有用多个也有用多个硬盘组成硬盘陈列使用，以进一步扩大存储容量硬盘组成硬盘陈列使用，以进一步扩大存储容量。74X线计算机体层成像设备XCTv4.4.磁光盘、光盘磁光盘、光盘 用于永久性记录图像数据或原始用于永久性记录图像数据或原始数据。磁光盘，数据。磁光盘，CD-RCD-R，可以接受并记录主控计，可以接受并记录主控计算机传来的数据，也可以将存储的数据传回算机传来的数据，也可以将存储的数据传回CTCT的的主控计算机
45、，用主控计算机，用CTCT的软件对数据进行各种处理。的软件对数据进行各种处理。v5.5.接口接口 用于数据传输的连接方式。常见有数字接用于数据传输的连接方式。常见有数字接口、口、DICOMDICOM接口和接口和PCPC机的机的USBUSB接口等。接口等。v6.6.不间断电源（不间断电源（UPSUPS）停电后可供应主控计算机停电后可供应主控计算机工作工作1015min1015min不等，保证计算机按正常程序关不等，保证计算机按正常程序关机，保护计算机硬件和软件不受损坏。机，保护计算机硬件和软件不受损坏。75X线计算机体层成像设备XCTv（二）重建计算机（二）重建计算机v处理数据量大的高档处理数据
46、量大的高档CTCT设置图像重建计算机，是设置图像重建计算机，是多多CPUCPU并行处理专用计算机。它接受控测器或磁并行处理专用计算机。它接受控测器或磁盘传来的原始数据，进行预处理和图像重建，图盘传来的原始数据，进行预处理和图像重建，图像数据送主控计算机存储。像数据送主控计算机存储。v1.1.重建矩阵重建矩阵 重建图像时使用的矩阵，它和重建范重建图像时使用的矩阵，它和重建范围共同决定像素大小，影响着图像的空间分辨率围共同决定像素大小，影响着图像的空间分辨率，常见重建矩阵有，常见重建矩阵有512X512512X512等。等。76X线计算机体层成像设备XCTv2.2.重建时间重建时间 是指图像处理机
47、使用采集数据重建出是指图像处理机使用采集数据重建出一幅一幅CTCT图像需要的时间。重建时间与重建矩阵大图像需要的时间。重建时间与重建矩阵大小有关，与处理器的主频、内存配置有关。标准小有关，与处理器的主频、内存配置有关。标准轴扫和螺旋扫描的重建时间不同。重建时间短，轴扫和螺旋扫描的重建时间不同。重建时间短，可以及时看到扫描图像，便于随时进行相关处理可以及时看到扫描图像，便于随时进行相关处理。77X线计算机体层成像设备XCTv（三）软件系统（三）软件系统vCTCT设有两大软件系统：维修功能软件和诊断功能设有两大软件系统：维修功能软件和诊断功能软件。软件。v1 1、维修功能软件、维修功能软件 用于用
48、于CTCT系统安装设置、调整系统安装设置、调整、维护。此软件一般为设备工程师专用。通过、维护。此软件一般为设备工程师专用。通过CTCT维修功能软件，可以方便的完成维修功能软件，可以方便的完成CTCT机的安装验收机的安装验收检测，查看故障日志及报错代码等。检测，查看故障日志及报错代码等。78X线计算机体层成像设备XCTv2 2、诊断功能软件、诊断功能软件 包括：包括：CTCT机基本应用软件机基本应用软件，指各种，指各种CTCT均具有的扫描、诊断、显示和记录功均具有的扫描、诊断、显示和记录功能；图像基本处理软件，如定位扫描、目标扫能；图像基本处理软件，如定位扫描、目标扫描、快速连续扫描、平滑过滤、
49、高分辨率扫描，描、快速连续扫描、平滑过滤、高分辨率扫描，各种测量等；后处理功能：由于扫描层厚达各种测量等；后处理功能：由于扫描层厚达0 0、5mm5mm，z z轴方向分辨率提高，基本上达到了各项轴方向分辨率提高，基本上达到了各项同性，因此多种后处理软件得到的图像如同直接同性，因此多种后处理软件得到的图像如同直接扫描的图像一样良好。后处理软件的功能图像处扫描的图像一样良好。后处理软件的功能图像处理中介绍。理中介绍。79X线计算机体层成像设备XCTv（四）工作站（四）工作站v工作站早期称为独立诊断台。工作站早期称为独立诊断台。v1 1、用途、用途 工作站主要用来作图像后处理。在扫描工作站主要用来作
50、图像后处理。在扫描且图像重建完成后，图像的后处理工作在工作站且图像重建完成后，图像的后处理工作在工作站进行。在工作量较小的情况下可以不设，即扫描进行。在工作量较小的情况下可以不设，即扫描到后处理、软阅读、出片等所有工作都在主控制到后处理、软阅读、出片等所有工作都在主控制台进行。台进行。80X线计算机体层成像设备XCTv2 2、结构、结构 即一台高配置计算机，配用各种专用软即一台高配置计算机，配用各种专用软件。它的硬件配置包括件。它的硬件配置包括CPUCPU速度、内存容量、硬速度、内存容量、硬盘容量、盘容量、CD-RCD-R、接口显示器。、接口显示器。v常见的工作站是通过网络从主控制台传来数据，
