第四章 CT成像系统B

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1、4.2 4.2 X-CT成像系统组成成像系统组成 CT CT每扫描一次，即可得到一个方程，经过若干次每扫描一次，即可得到一个方程，经过若干次扫描，即得到一联立方程。经过计算机运算（傅立叶扫描，即得到一联立方程。经过计算机运算（傅立叶转换、反投影法等）可以解出这一联立方程，从而求转换、反投影法等）可以解出这一联立方程，从而求出每个体素的出每个体素的X X线吸收系数或衰减系数，将其排列成线吸收系数或衰减系数，将其排列成数字矩阵（数字矩阵（digital matrixdigital matrix），数字矩阵经过数字），数字矩阵经过数字/ /模拟转换器（模拟转换器（D/AD/A）把数字矩阵中的每个数字

2、转变为）把数字矩阵中的每个数字转变为由黑到白不同灰度的小方块，即像素（由黑到白不同灰度的小方块，即像素（pixelpixel），也），也按矩阵排列，即构成了按矩阵排列，即构成了CTCT图像。图像。1 1CTCT成像的基本原理成像的基本原理第一台Siemens CT 扫描仪.图像获取时间图像获取时间 7 分钟分钟, 图像矩阵图像矩阵80 x80 像素像素, 空空间分辨率间分辨率 4LP/cm。SIRETOM (in 1974) 机架机架 床床 高压发生器高压发生器 控制台控制台 计算机计算机从外表来看从外表来看.控制台控制台计算机计算机床床机架机架高压发生器高压发生器CT机架从内部看从内部看.

3、球管球管 探测器探测器 DAS*球管探测器DAS* Data Acquisition System(数据获取系统数据获取系统)CTCT机主要分以下三部分：即机主要分以下三部分：即 扫描系统（扫描系统（X X线管、探测器和扫描架）线管、探测器和扫描架）; ; 计算机系统（数据储存、运算等）计算机系统（数据储存、运算等）; ; 图像显示和存储、照相系统。图像显示和存储、照相系统。 高压发生器高压发生器X线球管线球管人体模型人体模型探测器群探测器群操作控制台操作控制台多幅激光照相机多幅激光照相机电子计算机电子计算机模数转换器模数转换器内外存储器内外存储器LCD显示器显示器 CT设备的基本结构与工作原

4、理流程设备的基本结构与工作原理流程高压控制器高压控制器主要包括：主要包括：KV控制板控制板MA控制板控制板显示面板显示面板MA调整板调整板曝光控制板曝光控制板旋转阳极启动板旋转阳极启动板高压油箱高压油箱(变压器变压器)整流滤波电路整流滤波电路变频电路变频电路操作控制台与计算机操作控制台与计算机操作控制台与计算机操作控制台与计算机 扫描系统（扫描系统（X X线管、探测器和扫描架）线管、探测器和扫描架） 扫描机架扫描机架（gantry）内安装有）内安装有X线系统、图像采线系统、图像采集、集、X线过滤器、系统准直器等，其中线过滤器、系统准直器等，其中X线球管和数线球管和数据采集系统（据采集系统（da

5、ta acquisition system，DAS）最为重）最为重要。目前多数扫描机架的孔径为要。目前多数扫描机架的孔径为70cm，倾斜角度通，倾斜角度通常为常为1230。 CT扫描系统的扫描机架与扫描床扫描系统的扫描机架与扫描床 扫描机架内部结构扫描机架内部结构 X线球管线球管是是CT影像设备的心脏部分，由阴极、影像设备的心脏部分，由阴极、阳极和真空玻璃或金属管组成，其类型可分为阳极和真空玻璃或金属管组成，其类型可分为固固定阳极和旋转阳极两种定阳极和旋转阳极两种。 固定阳极固定阳极X线球管线球管主要应用于单束和多束形主要应用于单束和多束形的扫描机中，主要用于第的扫描机中，主要用于第1、2代代

6、CT机中；机中； 旋转阳极旋转阳极X线球管线球管主要用在扇束旋转扫描机主要用在扇束旋转扫描机中，故在第中，故在第3、4代代CT机中多采用此种机中多采用此种X线球管；线球管； 目前，目前，CT多采用多采用2个焦点交个焦点交替工作，大大延长了替工作，大大延长了X线球管的线球管的寿命，其曝光次数由原来的寿命，其曝光次数由原来的2万万次达到次达到2550万次以上。万次以上。 2003年末年末Siemens公司推出公司推出所谓的零兆阳极热容量的概念，所谓的零兆阳极热容量的概念，代表球管为代表球管为Straton电子束控金电子束控金属球管，是以属球管，是以0.37秒速度进行机秒速度进行机架旋转的球管架旋转

7、的球管,可以实现亚毫米可以实现亚毫米满负荷扫描。满负荷扫描。Straton电子束控金属球管外形电子束控金属球管外形 额定功率、热容量要大得多额定功率、热容量要大得多冷却装置采用高速旋转阳极冷却装置采用高速旋转阳极(转速转速10000rpm以上以上)，以，以及油循环技术及油循环技术目前目前CT中使用中使用X线管的最大功率为线管的最大功率为100kW，最高热容，最高热容量可达量可达7.5MHu。栅控式栅控式X线管使扫描时线管使扫描时X线管间断的发射线管间断的发射X射线，称为射线，称为脉冲工作方式。栅控式栅控阳极脉冲工作方式。栅控式栅控阳极X线管线管(即在即在X线管靠近灯线管靠近灯丝附近做一个专门的

8、控制栅极丝附近做一个专门的控制栅极)管电压和管电流必须有足够的稳定度。管电压和管电流必须有足够的稳定度。CT扫描机中一扫描机中一般采用闭环反馈方法稳定般采用闭环反馈方法稳定X线管的电压和电流，使其误差线管的电压和电流，使其误差控制在控制在0.010.05范围内。范围内。 CT中中X线管线管与与X线机的线机的X线球管相线球管相比比1X线球管的热容量与散热率线球管的热容量与散热率热容量的单位热容量的单位MHU，X线球管的热容量越大，表示可承受线球管的热容量越大，表示可承受的工作电流越大，连续工作的时间也越长；的工作电流越大，连续工作的时间也越长；散热率的单位是散热率的单位是kHU，散热率越高，说明

9、，散热率越高，说明X线球管的性能线球管的性能越好。越好。如：如：TOSHIBA公司的公司的Aquilion 16排排MSCT的的X线球管热容线球管热容量达到量达到7.5MHU，散热率达到，散热率达到1386KHU/min；而；而GE公司的公司的64排排LightSpeed VCT的的X线球管热容量达到线球管热容量达到8.0MHU,散热散热率超过率超过2100KHU/min。2扫描时间、重建时间和周期时间扫描时间、重建时间和周期时间 CT扫描时间扫描时间是指是指X线球管以一定的层厚围绕人体旋转扫线球管以一定的层厚围绕人体旋转扫描一周（描一周（360）所需要的时间。扫描时间取决于）所需要的时间。扫

10、描时间取决于X线球管旋线球管旋转的速度与能力，以往的转的速度与能力，以往的CT扫描时间为扫描时间为1s、2s、3s或更长，或更长，现在已实现了亚秒扫描。现在已实现了亚秒扫描。如如GE公司公司LightSpeed Plus 16排排CT的扫描时间为的扫描时间为0.5s； Philips公司的公司的Brilliance 16排排CT最短扫描时间可达最短扫描时间可达0.42s； 扫描时间的缩短可以减少病人的检查时间，提高单位时扫描时间的缩短可以减少病人的检查时间，提高单位时间内病人的检查量，还能减少不配合病人的运动伪影等。间内病人的检查量，还能减少不配合病人的运动伪影等。重建时间重建时间是指计算机的

11、阵列处理器将是指计算机的阵列处理器将CT扫描的原始数据扫描的原始数据重建成图像所需要的时间。目前，由于计算机功能的异常重建成图像所需要的时间。目前，由于计算机功能的异常强大强大,CT图像的重建速度有了大幅度提升，如先进的图像的重建速度有了大幅度提升，如先进的16排排MSCT能够在能够在1秒重建出秒重建出12幅幅512512的图像。的图像。周期时间是周期时间是指从指从CT扫描开始、图像的重建、直到图像的显扫描开始、图像的重建、直到图像的显示这一全过程所需要的时间。示这一全过程所需要的时间。最大连续扫描时间是最大连续扫描时间是指螺旋指螺旋CT扫描时的扫描时的X线球管连续、不间线球管连续、不间断曝光