第一章-CT的基本结构
合集下载
你了解CT的基本结构吗
你了解CT的基本结构吗？
CT的基本结构
计算断层摄影（computed tomography），简称ct ,是电 子计算机和x线相结合，应用到医学领域的重大突破，它 使传统的x线诊断技术进入了计算机处理、电视图像显示 的新时代。因此ct发明者hounsfield荣获了诺贝尔医学奖。
CT的基本结构
CT扫描机主要有硬件结构和软件结构两大部分组成
CT硬件的基本结构
硬件结构:数据采集系统、图像显示与储存。 硬件框架：扫描机架系统、检查床和控制台。
CT的基本结构
数据采集系统包括X线管、X线发生器、准直器和滤过器、探测 器、前置放大器、对数放大器、模数，磁盘机（包括硬盘机和软盘机、 光盘等）、数模转换器、接口电路等组成。
图像显示系统由图像显示器、储存器等组成。
CT软件的基本结构
一、基本功能软件 二、特殊功能软件
CT软件的基本结构
一、基本功能软件 是各型CT机均具备的扫描功能、照相和图像的存储功能、图像 处理功能、故障诊断功能、外设传送功能等。这些独立的软件包括 预校正、平片扫描、轴位扫描、图像处理、故障诊断、外设传送等。
CT软件的基本结构
二、特殊功能软件 完成特定功能的软件称特殊功能软件。包括目标扫描、定位 扫描、动态扫描、高分辨CT、平滑过滤、快速连续扫描、三维图 像重建、定量骨密度测定、疝气增强CT扫描软件、心电门控扫描 软件、放疗立体定位软件等。
泌尿系统三维重建图片
CT的基本结构
计算断层摄影（computed tomography），简称ct ,是电 子计算机和x线相结合，应用到医学领域的重大突破，它 使传统的x线诊断技术进入了计算机处理、电视图像显示 的新时代。因此ct发明者hounsfield荣获了诺贝尔医学奖。
CT的基本结构
CT扫描机主要有硬件结构和软件结构两大部分组成
CT硬件的基本结构
硬件结构:数据采集系统、图像显示与储存。 硬件框架：扫描机架系统、检查床和控制台。
CT的基本结构
数据采集系统包括X线管、X线发生器、准直器和滤过器、探测 器、前置放大器、对数放大器、模数，磁盘机（包括硬盘机和软盘机、 光盘等）、数模转换器、接口电路等组成。
图像显示系统由图像显示器、储存器等组成。
CT软件的基本结构
一、基本功能软件 二、特殊功能软件
CT软件的基本结构
一、基本功能软件 是各型CT机均具备的扫描功能、照相和图像的存储功能、图像 处理功能、故障诊断功能、外设传送功能等。这些独立的软件包括 预校正、平片扫描、轴位扫描、图像处理、故障诊断、外设传送等。
CT软件的基本结构
二、特殊功能软件 完成特定功能的软件称特殊功能软件。包括目标扫描、定位 扫描、动态扫描、高分辨CT、平滑过滤、快速连续扫描、三维图 像重建、定量骨密度测定、疝气增强CT扫描软件、心电门控扫描 软件、放疗立体定位软件等。
泌尿系统三维重建图片
X线电子计算机体层摄影(CT)
一、CT结构：扫描部分、计算机系统、图像显示与记录系统和操作控制部分。
二、基本原理CT是用X线束对人体某部位一定厚度的层面进行扫描。
由探测器接收透过该层面的X线，所测得的信号经模/数转换器，转为数字，输入计算机处理，而得到该层面各单位容积的X线吸收值(CT 值)，并排列成数字矩阵。
这些数字可储存于磁盘或磁带中，经过数模转换后形成模拟信号并通过电子系统的一些必要的变换后输至荧光屏显示出图像，故又称横断面图像。
1、螺旋CT扫描，可以获得比较精细和清晰的血管重建图像，即CTA。
2、“排”是指CT探测器在Z轴方向的物理排列数目，即有多少排探测器,是CT的硬件结构性参数；而“层”是指CT数据采集系统（Data Acquisition System，DAS）同步获得图像的能力，即同步采集图像的DAS通道数目或机架旋转时同步采集的图像层数，是CT的功能性参数。
即有多少“排”探测器，一次扫描即可完成多少“层”图像的采集。
每排出2幅图像,因此一次采集可以形成64层图像。
简单说，主要就是探测器数量的不同，排数越多，检查时间就越短。
越有利于运动部位的检查，如心脏。
但是对于其他部位来说，检查结果差别不大，都能满足诊断需要。
CT还能区别病变的病理特性如实性、囊性、血管性、炎性、钙性、脂肪等。
CT检查有三种方法，一是平扫，为普通扫描，是常规检查；二是增强扫描，从静脉注入水溶性有机碘，再进行扫描，可以使某些病变显示更清楚；三是造影扫描，先行器官或结构的造影，再行扫描。
与CT相比，它具有无放射线损害，无骨性伪影，能多方面、多参数成像，有高度的软组织分辨能力，不需使用造影剂即可显示血管结构等独特的优点。
几乎适用于全身各系统的不同疾病，如肿瘤、炎症、创伤、退行性病变以及各种先天性疾病的检查。
对颅脑、脊椎和脊髓病的显示优于CT。
它可不用血管造影剂，即显示血管的结构，故对血管、肿块、淋巴结和血管结构之间的相互鉴别，有其独到之处。
它还有高于CT数倍的软组织分辨能力，敏感地检出组织成份中水含量的变化，因而常比CT更有效和更早地发现病变。
CT的成像原理及结构
的采集及各部件之间的信息交换等; • 二是承担数字处理和图像重建的任务,即将采集的数据经过数学计
算得到相应层面的数字矩阵。
2.计算机系统
• CT设备的计算机系统少者只有一台计算机,但由于任务量较大,常 采用多台计算机并行处理的方式,以提高采集和处理速度。
• 按照所负担的任务分为主计算机和图像处理计算机两部分。 • 图像处理计算机与主计算机相连接,负责处理多组数据,本身不能
二、CT的基本结构
• 虽然目前CT设备经过40多年的发展,出现多种设备类型,但是CT的 主要结构组成从功能上依然分为以下四部分:
• 扫描部分、计算机系统、操作控制部分以及图像的存储与显示系 统。
1.扫描部分
• 扫描部分 包括X线发生系统、准直器,检测系统、扫描架及检查床 等。
(1) X线发生系统
• 固体探测器,当接收X线能量时可将其转换电信号,进行光电换能,具 体包括:闪烁晶体探测器,闪烁晶体有碘化钠、碘化铯、钨酸镉和 锗酸铋等,但是早期的探测器在能量转换时损失较大;
• 而目前使用较多的稀土陶瓷探测器的光电转换效率大为提高。宝 石探测器也已经开发并应用于临床,其优点是对X线响应速度快、 光电转化率高、硬度高,可降低辐射损伤。
• 告：各位小伙伴 • 最近将会更新CT血管成像原理以及诊断的内容！ • 需要学习及复习的伙伴可以持续关注！ • 谢谢！
• 探测器是CT扫描系统中的一个重要组件。 • 由性能完全相同的探测器单元排列而成,每个探测器对应着一束窄
的X线。探测器分为气体和固体两大类。 • 较早期的CT设备多使用气体探测器,采用气体电离的原理,当X线使
气体产生电离时测量所产生电流的大小来反映X线强度的大小。 常用气体为氙气。
(3)检测系统
算得到相应层面的数字矩阵。
2.计算机系统
• CT设备的计算机系统少者只有一台计算机,但由于任务量较大,常 采用多台计算机并行处理的方式,以提高采集和处理速度。
• 按照所负担的任务分为主计算机和图像处理计算机两部分。 • 图像处理计算机与主计算机相连接,负责处理多组数据,本身不能
二、CT的基本结构
• 虽然目前CT设备经过40多年的发展,出现多种设备类型,但是CT的 主要结构组成从功能上依然分为以下四部分:
• 扫描部分、计算机系统、操作控制部分以及图像的存储与显示系 统。
1.扫描部分
• 扫描部分 包括X线发生系统、准直器,检测系统、扫描架及检查床 等。
(1) X线发生系统
• 固体探测器,当接收X线能量时可将其转换电信号,进行光电换能,具 体包括:闪烁晶体探测器,闪烁晶体有碘化钠、碘化铯、钨酸镉和 锗酸铋等,但是早期的探测器在能量转换时损失较大;
• 而目前使用较多的稀土陶瓷探测器的光电转换效率大为提高。宝 石探测器也已经开发并应用于临床,其优点是对X线响应速度快、 光电转化率高、硬度高,可降低辐射损伤。
• 告：各位小伙伴 • 最近将会更新CT血管成像原理以及诊断的内容！ • 需要学习及复习的伙伴可以持续关注！ • 谢谢！
• 探测器是CT扫描系统中的一个重要组件。 • 由性能完全相同的探测器单元排列而成,每个探测器对应着一束窄
的X线。探测器分为气体和固体两大类。 • 较早期的CT设备多使用气体探测器,采用气体电离的原理,当X线使
气体产生电离时测量所产生电流的大小来反映X线强度的大小。 常用气体为氙气。
(3)检测系统
第一节CT概述和基本结构
600－1500个 864个 单层：800个左右
多层：5376-30464
50 °-90 ° 30 °-45 °
30 °-45 °
1
8
1－4层
全身 心等动态器官 单层：全身
多层：全身及
动态器官
CT的分代和发展
CT30余年的发展大致可分为两个阶段。 从发明后的前18年为一个阶段，后十几年为 一个阶段。
第一个阶段共产生5代CT机。 第二个阶段是以螺旋CT扫描方式为代表 的单层和多层CT机。至第二阶段，各种CT 机不再以“代”称呼。
普通CT与螺旋CT的比较
常规CT 间隔式扫描
螺旋CT： 连续容积扫描，
轨迹呈螺旋形
CT的分代和发展
CT发明初期的图像
第三代CT的图像
多层螺旋CT的心脏图像
华东医院
CT的分代和发展
CT的优、缺点
CT的缺点 1. 极限分辨率不及常规X线摄影。中档CT的
空间分辨率在10-14LP/cm，高档30LP/cm。 X线屏片摄影7-10LP/mm，无屏30LP/mm 以上（最主要，目前仍是）； 2. 应用范围广，但并非适用于人体所有脏器， 如心脏、胃肠道（现已有所改善）；
CT的优、缺点
3. CT的定位、定性诊断只能相比较而言，准确 性受多种因素的影响；
4. CT的图像基本只有解剖信息，几乎没有功能 方面的信息（现有所改善）；
5. 基本只能作直接的横断面扫描，不及磁共振 （现已改善）。
CT的分代与发展
CT的分代和发展
根据CT发展的时序和构造，大致可分为五代。 1. 第一代CT机
CT的结构和重要部件特性
气体探测器 气体探测器多采用氙气。利用气体电离
的原理，入射的X射线使气体产生电离，其 正电离子由中心收集电极接收，通过前置放 大器放大后送入数据采集系统。
CT课件ppt
医学影像技术学－CT
计算机体层摄影（CT）
Computed Tomography
CT概述
1969年HOUNSFIELD 设计成计算机横断体层成 像装置。 经神经放射诊断学家Ambrose 应用于临床， 取得 极为满意的诊断效果。它使脑组织和脑室及病变本身 显影，获得颅脑的横断面图像。 此种检查方法称之为计算机体层成像，这一成果 于1972年英国放射学会学术会议上发表，1973年在英 国放射学杂志上报道。
CT成像系统的组成
（二）软件系统
CT机的软件平台多采用专用操作系统、Unix、Linux等 操作系统。
1．基本功能软件
完成扫描、图像处理、图像存储、照相等常规工作的软 件。 2．特殊功能软件 包括故障诊断软件、特殊扫描软件（如动态扫描、快速 连续扫描、高分辨率扫描等）、图像特殊处理软件（如三 维表面重建、模拟内窥镜等）、定量分析软件等。
各代CT机的特点
五、第五代CT 为最新发展的电影扫描CT (cine CT scanner)，在扫描速度上有飞跃
发展，采用电子枪结构，使每次扫描时间
缩短至50毫秒，大大有利于心脏CT扫描。
普通CT与螺旋CT的比较
常规CT 间隔式扫描
螺旋CT： 连续容积扫描， 轨迹呈螺旋形
CT成像系统的组成 （一）硬件系统 1．扫描机架:X线管、准直器、探测器等，机架可倾斜。 2．X线管:大容量、旋转阳极X线管， “飞焦点” 。 3．准直器:决定扫描层厚、减少散射线以提高图像质量、降 低被检者的辐射剂量。 4．楔形滤过器:滤掉低能射线，提高X线束的平均能量。 5．探测器:接受穿透人体的剩余射线，将其变为电信号。 稀土陶瓷探测器，多排探测器。 6．模/数转换器（A/D） 7．高压发生器: 8．计算机系统: 9．扫描检查床:螺旋CT对床移动的精度要求很高。 10．辅助设备:电源系统、照相机、工作站
计算机体层摄影（CT）
Computed Tomography
CT概述
1969年HOUNSFIELD 设计成计算机横断体层成 像装置。 经神经放射诊断学家Ambrose 应用于临床， 取得 极为满意的诊断效果。它使脑组织和脑室及病变本身 显影，获得颅脑的横断面图像。 此种检查方法称之为计算机体层成像，这一成果 于1972年英国放射学会学术会议上发表，1973年在英 国放射学杂志上报道。
CT成像系统的组成
（二）软件系统
CT机的软件平台多采用专用操作系统、Unix、Linux等 操作系统。
1．基本功能软件
完成扫描、图像处理、图像存储、照相等常规工作的软 件。 2．特殊功能软件 包括故障诊断软件、特殊扫描软件（如动态扫描、快速 连续扫描、高分辨率扫描等）、图像特殊处理软件（如三 维表面重建、模拟内窥镜等）、定量分析软件等。
各代CT机的特点
五、第五代CT 为最新发展的电影扫描CT (cine CT scanner)，在扫描速度上有飞跃
发展，采用电子枪结构，使每次扫描时间
缩短至50毫秒，大大有利于心脏CT扫描。
普通CT与螺旋CT的比较
常规CT 间隔式扫描
螺旋CT： 连续容积扫描， 轨迹呈螺旋形
CT成像系统的组成 （一）硬件系统 1．扫描机架:X线管、准直器、探测器等，机架可倾斜。 2．X线管:大容量、旋转阳极X线管， “飞焦点” 。 3．准直器:决定扫描层厚、减少散射线以提高图像质量、降 低被检者的辐射剂量。 4．楔形滤过器:滤掉低能射线，提高X线束的平均能量。 5．探测器:接受穿透人体的剩余射线，将其变为电信号。 稀土陶瓷探测器，多排探测器。 6．模/数转换器（A/D） 7．高压发生器: 8．计算机系统: 9．扫描检查床:螺旋CT对床移动的精度要求很高。 10．辅助设备:电源系统、照相机、工作站
CT最基础的知识
C T诊断学第一章总论第一节CT发展慨论X线影像是把具有三维的立体解剖结构摄成二维的平面图像，影像互相重叠，密度分辨率不高。
1969年英国的Hounsfield首先设计成电子计算机体层成像装置（Computed Tomography,简称CT）。
1972年这一成果在放射学年会上公布于世。
1979年获得了诺贝尔医学生物学奖。
CT的优点：1 检查方便、迅速而安全，无创伤，无痛苦；检查时只要病人不动地卧于检查床上，即可顺利完成检查，易为病人所接受。
2 图像是断面图像，密度分辨率高，图像清晰，解剖关系明确，可直接显示X线照片无法显示的器官和病变。
因此病变检出率和诊断准确性高。
3 可以获得不同的正常组织与病变组织的X线吸收系数，以用于定性分析。
第二节CT成像原理与基本结构一、CT基本原理X线管发出的X线束得所选层面从多个方向进行扫描，探测器接收、测定透过的X线量，经模/数转换器转换成数字，转入计算机储存和计算，得到该层面各单位容积的X线吸收值，经数/模转换器在阴极射线管影屏上转成CT图像。
临床上将此图像再摄于胶片上。
因此，CT图像是计算机计算出的图像。
二、CT机基本结构1 扫描装置：由X线管、探测器及准直器组成。
X线管发射X线，探测器接收X线，准直器位于X线管前方，它的宽度决定扫描层厚。
2 计算机系统：是CT计神经中枢和心脏。
担负操纵整个扫描过程，处理和运算扫描数据，进行图像的重建和显示等重要工作。
3 外围设备：包括资料存储设备和显示终端两大类。
前者有磁盘机、磁带机和软盘机等；后者有扫描图像的显示终端和显示各种程序文件和指令等文字材料的计算机终端。
三、CT机的发展与分代CT机的发展速度很快，自二十世纪七十年代问世至今，经历了第一代至第五代的演变。
扫描方式探测器元素探测器数扫描时间矩阵第一代平移/旋转式碘化钠1~2个3~5分/层256×256 已淘汰第二代平移/旋转式二氟化钠3~30个10~40秒/层256×256 已淘汰第三代旋转/旋转式氙气300个2~10秒/层256×256或512×512第四代旋转/静止BGO晶体1~4千个1~4秒/层512×512或固定或高效稀土陶瓷或1024×1024（当球管连续旋转、床匀速前进时形成螺旋CT）第五代超快速或电子束CT，以偏转电子束来产生X线进行扫描，扫描时间缩至50ms/层，17 层/秒，拓宽了CT在心血管方面的临床应用，但价格昂贵。
CT原理与结构
冷却水管
来自冷水系统WCS，用于 整个机架的冷却。
螺杆 spindle
用于驱动机架的倾斜。
倾斜马达 Tilt motor
用于驱动机架的倾斜。
高压发生器内部结构
热交换器及风扇
用于整个高压发生器柜 的冷却。
整流电路 DCC
用于为逆变器和旋转阳 极电路提供直流电压。 它将三相交流电压转换 成直流电压，直流电压 的高低是可调的，受微 处理器的控制，取决于 扫描时所选择的管电压 和管电流。
1963年 美国物理学家科马克（A.M.Cormack）: 发表了一篇研究报告，详细地描述了用X射线 投影数据重建图象反对数学方法。
1971年 英国工程师亨氏菲尔德（Hounsfield）: 在EMI公司研制成功世界上第一台头颅CT。
3、X射线衰减规律
入射的X射线，强度为I0
厚
度
为
吸收系数为u
d
左支架内部结构
频率转换器 Frequency onverter
用于驱动机架的旋转马达 ，其原理是将来自PSS的 三相220V、50Hz的交流 电压，转换成相应频率和 幅度的脉冲，送到旋转马 达的三相绕组，脉冲的频 率和幅度，由来自旋转控 制器的信号进行调节，取 决于机架所需的转速。
电源滤波器 Filter Z303
用于为直流电路DCC、高 压控制电路HV、逆变器的 激励电路提供+5V、+15V、 -15V、+24V等直流电源
交流输入电路 line input
负责为高压发生器柜内 的部件提供三相交流电 压。 此外，它还包含放射线 警告灯、扫描室门开关 等控制电路。
计算机柜内部结构图
硬盘、光盘等
主计算机及图像处理器 HOST and SMI
CT基本原理与概述
原因：X射线是非单能的 散射线问题 探测器
和数据系统的非线性 物体的运动 测量误差 焦点外辐射 扫描物体金属存在 X线量不足 机架未对准 扫描采样不足 部分容积效应 球 管焦点漂移 机械稳定性 球管转子颤抖等
部分容积效应：
CT图像上各个像素的数值代表相应单位体积 各组织CT值的平均数，它不能如实反映该组织 内各个组织本身的CT值，而是这些组织衰减系 数的平均值。
如果图像的是12位深度 则它的跨度为4096， 即从-1024到+3071。 一般当两个像素的 灰阶相差60H时，人 眼才能分辨出，为 弥补人眼的不足， 采用窗口技术。
高于上限设定为全白， 低于下限设定为全黑， 这就增强了局部 范围内不同CT值之间的对比度。
不同的窗口条件 下，显示人体的 同一部位的图像 效果
扫描中，凡小于层厚的病变
高密度组织中较小的低密度病灶，其CT值偏高 低密度组织中较小的高密度病灶，其CT值偏低 校正方法：薄层扫描 选用窄的X射线束角度 选用小的DFOV和大的扫描矩阵
螺距
准直宽
39
螺距：准直螺距和层厚螺距
准直螺距和层厚螺距是4层螺旋CT出现后的不同计算 方法。
扫描床
*作用:运载患者,扫描定位 *要求: 承重:确保特殊体型患者的检查需要 床面材料:由易被X线穿透、能承重和易清洗的碳素
纤维组成 驱动：磁悬浮 气垫 老式皮带 *床纵向移动要求:平滑，精度高，绝对误差
<±0.5mm(高档机±0.25mm) 与X线束射出同向位置上有定位光源:准确定位
CT基本原理与概述
陈瑞权
CT：( COMPUTED TOMOGRAPHY )
以X线束对体部某一选定体层层面进行扫描,测 定透过的X线量, 数字化后经过计算得出该层面 各个单位容积的吸收系数, 然后重建图像的一 种成像技术。
和数据系统的非线性 物体的运动 测量误差 焦点外辐射 扫描物体金属存在 X线量不足 机架未对准 扫描采样不足 部分容积效应 球 管焦点漂移 机械稳定性 球管转子颤抖等
部分容积效应：
CT图像上各个像素的数值代表相应单位体积 各组织CT值的平均数，它不能如实反映该组织 内各个组织本身的CT值，而是这些组织衰减系 数的平均值。
如果图像的是12位深度 则它的跨度为4096， 即从-1024到+3071。 一般当两个像素的 灰阶相差60H时，人 眼才能分辨出，为 弥补人眼的不足， 采用窗口技术。
高于上限设定为全白， 低于下限设定为全黑， 这就增强了局部 范围内不同CT值之间的对比度。
不同的窗口条件 下，显示人体的 同一部位的图像 效果
扫描中，凡小于层厚的病变
高密度组织中较小的低密度病灶，其CT值偏高 低密度组织中较小的高密度病灶，其CT值偏低 校正方法：薄层扫描 选用窄的X射线束角度 选用小的DFOV和大的扫描矩阵
螺距
准直宽
39
螺距：准直螺距和层厚螺距
准直螺距和层厚螺距是4层螺旋CT出现后的不同计算 方法。
扫描床
*作用:运载患者,扫描定位 *要求: 承重:确保特殊体型患者的检查需要 床面材料:由易被X线穿透、能承重和易清洗的碳素
纤维组成 驱动：磁悬浮 气垫 老式皮带 *床纵向移动要求:平滑，精度高，绝对误差
<±0.5mm(高档机±0.25mm) 与X线束射出同向位置上有定位光源:准确定位
CT基本原理与概述
陈瑞权
CT：( COMPUTED TOMOGRAPHY )
以X线束对体部某一选定体层层面进行扫描,测 定透过的X线量, 数字化后经过计算得出该层面 各个单位容积的吸收系数, 然后重建图像的一 种成像技术。
第一章-CT的基本结构
阳极
• 阳极又称为靶电极，在球管中处于正电位， 是真空电子管的正极。在球管内，电子被加 速至阳极，在阳极受阻，由于电子和靶材料 之间的碰撞，使得阳极产生热和电磁辐射。
• 类型： • 固定阳极
• 旋转阳极
固定阳极
• 牙科X射线、部分便携式成像设备
• 不需在短时间内产生高强度X射线，因此用 于球管电流和功率要求不高时
滑环的常见故障及维护
• 碳刷属于磨损消耗品，当碳刷 变短或接触不良时，需要更换 碳刷。
• 碳刷与滑环长期接触，碳刷磨 损会在滑环上有碳粉生成，碳 粉会引起短路和放电等现象， 处理方法是用无水酒精擦拭滑 环与碳刷，调整碳刷弹簧压力 。
• 在检测滑环时转动方向要顺电机转动方向转 动，不可反转。滑环上有高压电，要防止电 击。在滑环使用过程中，要注意保持扫描架 内的空气湿度不能超过70%，否则当碳粉堆 积到一定程度时，会引起滑环之间的相互干 扰或短路。
采用滑环的优点
• 没有电缆缠绕的问题 • 球管连续旋转 • 更快的扫描和最小层间扫描延迟
滑环的组成
• 传导设备操作与控制信号的低压环
• 向探测器输入输出数据的数据环
• 供应球管与变压器电源的高压环--高压环上 的电压不同，螺旋CT分为高压滑环式，低 压滑环式。
滑环的供电方式
• 低压滑环---由滑环以低电压馈电方式给机架 内部件供电
• 缺点--贵、有余晖（响应时间较差）
探测器材料
• 铊激活碘化钠晶体：NaI（Ti）是早期使用最 普遍的闪烁体。这种晶体密度大，对γ射线 和X射线有较大的阻止本领，它的透明度和 发光度都很高。但碘化钠晶体有一个致命的 缺点就是它极易潮解。晶体一旦潮解后，探 测效率和能量分辨率急剧下降，完全不能使 用。所以在实际应用中，碘化钠晶体被密封 在一个铝制外壳内。
ct基本简介
常规CT机的工作原理（第二代）
第二代CT 与第一代无质的区 别，仅由小角度(3°~30°)扇 形X线束替代了直线笔形束， 扫描方式与第一代相似，但X 线源为具有不同角度的扇形束 （如10º角），其对面有十几 个或几十个探测器，每次平移 扫描可完成扇形区（如10º角 ）范围内的工作。扫描一个层 面的时间为10～40秒。矩阵象 素与第一代CT机相同，可用于 颅脑和腹部。
影响CT图像的因素
窗宽，是指显示图象时所选用的CT值范围，在此范 围内的组织结构按其密度高低从白到黑分16个灰阶 （显示器上的图像由这16个灰阶来反映全部2000个分 度）。 窗位，欲观察某一组织结构细节时，应以该组织的 CT值为中心，进行扫描，此中心即为窗位
影响CT图像的因素
提高窗位，CT上所显示的图像变黑，降低窗位则 图像变白。加大窗宽，图像层次增多，但组织对比减 少，细节显示较差。窗宽调至最低，则没有层次，只 有黑白图像。 为了显示与观察病变，应当调节窗位与窗宽，以 获得较好的图像，从而更好的发挥CT的诊断作用。
常规CT机的工作原理（第四代）
第四代CT 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X线球管绕患者旋转， 扫描时间进一步缩短至1~5秒。 球管旋转 180˚得到一 个层面的图 像数据。然 后平移到下 一个层面的 位置继续扫 描。分2种方 式。
螺旋CT机的工作原理⑴
影响CT图像的因素
像素与CT图像 像素越小 矩阵越大 清晰度越高 CT值 代表CT图像像素内组织结构的线性衰减系数相对值 的数值 窗宽（WW）与窗位（WL）
影响CT图像的因素
人体组织的CT值
影响CT图像的因素
实质性肿瘤CT表现为高 密度影
CT的基本结构和成像原理(2)剖析
（二）计算机系统
计算机系统是CT成像系统的核心装置，
它具有采集数据处理、高速数学运算、 图像重建、图像评价、图像存储、系统 控制、人-机对话等功能
（三）其他设备
磁盘机和相关存储媒介
操作台
其它辅助设备
（四）应用软件
基本功能软件：扫描、照相、图像储存
和清盘 特殊功能软件：动态扫描、快速连续扫 描、定位扫描、高分辨率扫描、虚拟内 窥镜、CT心脏成像、职能血管分析软件 等。
CT 的 基 本 结 构 和 成 像 原 理
普 通 CT
第一节 基本构造
扫描系统 计算机系统
其他设备
应用软件
CT机的基本结构
（一）扫描系统
扫描机架
检查床
X线高压发生器
X线管
准直器 滤过器 探测器 模数转换器
准直器
准直器是一种限制X线光束的孔径光栏，它
pitch=床进速度（mm/周）/层厚（mm）
多层螺旋CT使用多排探测器，其层 厚不是准直器的宽度，故计算时应注意。 如准直器宽度为16＊1.5=24mm,球管旋 转一周，检查床移动24mm的扫描方式 中，实际扫描层厚为1.5mm，用准直器 总宽度计算，螺距为1 常规螺旋扫描的螺距用1，即床速与 层厚相等，如病灶较小，螺距可小于， 如病灶较大，螺距可大于1
由大小合适的长方形或圆形的铅片或由彼 此相对移动可调的 铅条带构成。 作用是大幅度减少散射线的干扰，提高图 像质量，决定扫描厚。 CT扫描机中准直器分为二种：一种是X线管 侧准直器；另一种是探测器侧准直器，两 个准直器必须精确地对准。
探测器
X线检测器是将X线光子变成电流信号的一种
装置，常用的有高压氙气电室检测器和闪烁 晶体检测器等。目前普遍采用固态稀土陶瓷 探测器，它集合了上述两种探测器的优点。
CT课件
CT成像系统的组成
（二）软件系统
CT机的软件平台多采用专用操作系统、Unix、Linux等 操作系统。
1．基本功能软件
完成扫描、图像处理、图像存储、照相等常规工作的软 件。 2．特殊功能软件 包括故障诊断软件、特殊扫描软件（如动态扫描、快速 连续扫描、高分辨率扫描等）、图像特殊处理软件（如三 维表面重建、模拟内窥镜等）、定量分析软件等。
（北京分校）
CT图像特点
• X线影像是把具有三维的立体解剖结构摄成二维的
平面图像，影像相互重叠，相邻的器官或组织之间
对X线的吸收差别小，不能形成对比而构成图像。 • 体层摄影：可以解决影像重叠问题。
• 造影检查：可使普通X线检查不能显示的器官显影。
• 影像的分辨力不高，特别是由软组织构成的器官仍 不能显影。
医学影像技术学－CT
（北京分校）
计算机体层摄影（CT）
Computed Tomography
（北京分校）
CT概述
1969年HOUNSFIELD 设计成计算机横断体层成 像装置。 经神经放射诊断学家Ambrose 应用于临床， 取得 极为满意的诊断效果。它使脑组织和脑室及病变本身 显影，获得颅脑的横断面图像。 此种检查方法称之为计算机体层成像，这一成果 于1972年英国放射学会学术会议上发表，1973年在英 国放射学杂志上报道。
在显示器上重建出CT图像。
（北京分校）
CT的成像原理
CT成像原理
沿着x射线束通过的路径上，物质的密度和组成等 都是不均匀的。
将目标分割成许多像素，每个像素的长度为w，w 应足够小，使得每一个小单元均可假定为单质均 匀密度体，因而每个小单元衰减系数可以假定为 常值。 设第一个单元入射的X线强度为I0时，第一单元的 I1=I0e-μ1W（μ1为第一单元的衰减系数）
CT的基本结构
金属陶瓷外壳球管
• 由于金属陶瓷球管没有玻璃壳，减少了玻璃壳因 钨蒸发导致球管损坏的危险，所以可将灯丝加热 到较高温度。
• 金属外壳缩小了阴阳极的空间，这样就可以在不 增加外壳的前提下，加大阳极靶面的面积，提高 球管的允许符合毛病在低KV情况下可使用较高 的mA值。
• 在散热、可靠性、耐用性等方面，金属管套由于 玻璃管套，目前CT基本采用金属外壳。
床便构成一台完整的X-CT系统。
数据采集系统DAS
X线球管
管功能及构成 球管特性 球管新技术 球管的高压发生器球
球管的构成及功能
• 外壳 • 阴极 • 阳极 • 防护罩
球管外壳的作用
• 保证电子在真空管内真空状，以便电子在真 空管内的自由加速
• 隔热与绝缘，对外壳材质要求耐高温 • 降低X线吸收
X线球管的热容量和散热率
• 热容量的单位是MHu，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。
• 散热率的单位是KHu，散热率越高，说明球 管性能越好
准直器
准直器的原理
• 辐射衰减物质，用以限制到达探测器组件的放射线角度 分布
• 空间定位，即仅局限于某一空间单元的射线进入探测器， 而其他部分的射线则被屏蔽而不能进入探测器
层厚的定义等于被选择的激活 的探测器单元大小
层厚与前准直器没有直接的对 应关系可
探测器排列和层厚
层厚小于探测器单元
利用前准直器和探测器共同作用 来决定层厚，前准直器将线束约 束到两个探测器单元的中间部分。 从而得到小于探测器单元大小的 层厚。 举例： 在Z轴方向有16排等宽的探测器 阵列，每个宽1.25mm。可以“分 裂”1.25的一般宽度
球管外壳的材料
• 耐热玻璃 • 金属外壳
CT设备原理、结构与质量保证(余晓锷,卢广文主编)PPT模板
08 第七章 CT图像伪影
第七章 CT 图像伪影
01 第一节 概述
02 第二节 CT伪影的
主要表现形式
03 第三节 与系统物 04 第四节 与球管相
理特性有关的伪影
关的伪影
05 第五节 与探测器 06 第六节 病人引起
相关的伪影
的伪影
09 第八章 螺旋CT
第八章 螺旋CT
01 第一节 概述
02
第九章 多层面CT机
01
第一节 概 述
04
第四节 MSCT的剂
量
02
第二节 MSCT部分 概念的新内涵05源自第五节 MSCT的伪影
03
第三节 多 层面CT图
像重建
06
第六节 MSCT的临
床应用
11 第 十 章 C T 设 备 的 质 量 保 证
第十章 CT设备的质量保证
第一节 放射学影像设备质 量保证概念
第二节 螺旋扫描技
术对CT机硬件的要求
03 第 三 节 螺 旋 CT 的 04 第 四 节 螺 旋 扫 描中
数据流程
有关的参数
05 第 五 节 螺 旋 CT 图 06 第 六 节 螺 旋 CT 图
像重建
像质量
第八章 螺旋CT
第七节 与螺旋扫描相关的图像伪影 第八节 螺旋CT中剂量的特殊考虑
10 第九章 多层面CT机
06 第五章 CT剂量
第五章 CT剂量
第一节 CT剂量和普通放射剂量 的区别 第二节 轴向剂量分布曲线和灵 敏度剖面线 第三节 影响CT剂量的参数 第四节 剂量表示方法 第五节 受检者剂量的测量
07 第六章 CT系统的性能参数
第六章 CT系统的性能参数
第一节 空间分辨力 第二节 纵向分辨力 第三节 密度分辨力 第四节 时间分辨力 第五节 噪声
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
螺距
• 在SSCT中的定义 • 在MSCT中的定义
螺距Pitch
• 螺距等于球管旋转一圈检查床移动的距离与 准直器孔径宽度的比值
螺距=1，＞1，＜1
多层面CT的螺距
机架
• 机架俗称：龙门架 • 作用： • 完成特定扫描方式的扫描，以获得病人扫描
层面的原始数据，供计算机系统进行图像处 理
阳极
• 阳极又称为靶电极，在球管中处于正电位， 是真空电子管的正极。在球管内，电子被加 速至阳极，在阳极受阻，由于电子和靶材料 之间的碰撞，使得阳极产生热和电磁辐射。
• 类型： • 固定阳极
• 旋转阳极
固定阳极
• 牙科X射线、部分便携式成像设备
• 不需在短时间内产生高强度X射线，因此用 于球管电流和功率要求不高时
球管窗宽
阴极
• 灯丝 • 聚焦杯
灯丝功能
• 阴极是真空电子管的负极，由一个直流电系统供电，其作用是发射电子，并使电子聚 焦区轰击阳极。
灯丝材料
•钨 • 高的热电子发射率 • 高熔点 •钍 • 增加电子发射率和延长灯丝寿命 • 较细，呈螺旋状
聚焦杯
• 聚焦电流和聚焦的电极做成碗状，称为聚焦杯 • -聚焦到达阳极的电子
• 放置X-CT部件
• 绝大多数机架孔径为70cm，而用于放疗定 位的CT机属于大孔径CT，其机架孔径可达 85-90cm。
X线球管的热容量和散热率
• 热容量的单位是MHu，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。
• 散热率的单位是KHu，散热率越高，说明球 管性能越好
准直器
准直器的原理
• 辐射衰减物质，用以限制到达探测器组件的放射线角度 分布
• 空间定位，即仅局限于某一空间单元的射线进入探测器， 而其他部分的射线则被屏蔽而不能进入探测器
采用滑环的优点
• 没有电缆缠绕的问题 • 球管连续旋转 • 更快的扫描和最小层间扫描延迟
滑环的组成
• 传导设备操作与控制信号的低压环
• 向探测器输入输出数据的数据环
• 供应球管与变压器电源的高压环--高压环上 的电压不同，螺旋CT分为高压滑环式，低 压滑环式。
滑环的供电方式
• 低压滑环---由滑环以低电压馈电方式给机架 内部件供电
• 病人解剖结构的遗 漏（由于病人的呼 吸相位与层间扫描 的不一致造成）
常规CT（轴向）的局限性
• 3D图像和多平面图像的不精确（由于病人 的呼吸相位与层间扫描的不一致）
• 造影剂利用不充分
CT螺旋扫描
• 球管和探测器连续旋转 • 球管连续曝光 • 连续采集数据 • 诊视床连续运动
轴向扫描和螺旋扫描的比较
探测器类型
• 气体探测器 • 一种是收集电离电荷的探测器，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。由于受电离的物质一般 为惰性气体，因此称之为气体探测器
• 固体探测器 • 另一种是收集荧光的射线探测器为固体探测
器。目前绝直器的作用
• 射束塑形 • 消除散射，确保到探测器的射束
宽度一致 • 可不用，如有前准直器必须精确
对准，否则产生条形伪影。
在MSCT中准直器的作用
• d=D/N • 用D和d分别代表前准
直器和后准直器 • N代表探测器排的数
目
准直器仍然决定Z轴体积覆盖范 围，但与SSCT机不同的是决定 Z轴分辨率（层厚）的是后准直 器，而不是前准直器。
滑环的常见故障及维护
• 碳刷属于磨损消耗品，当碳刷 变短或接触不良时，需要更换 碳刷。
• 碳刷与滑环长期接触，碳刷磨 损会在滑环上有碳粉生成，碳 粉会引起短路和放电等现象， 处理方法是用无水酒精擦拭滑 环与碳刷，调整碳刷弹簧压力 。
• 在检测滑环时转动方向要顺电机转动方向转 动，不可反转。滑环上有高压电，要防止电 击。在滑环使用过程中，要注意保持扫描架 内的空气湿度不能超过70%，否则当碳粉堆 积到一定程度时，会引起滑环之间的相互干 扰或短路。
CT机的基本结构
雅安职业技术学院影像教研室
CT扫描仪的组成
CT扫描仪组成
请在此输入您的标题
• 数据采集阶段包括：X射线管、探测器、准 直器、滤过器、对数放大器、模数转换器 （A/D）、接口电路等；
• 图像重建阶段包括：计算机、D/A转换器 • 图像显示阶段包括：图像显示器、相机、接
口电路等。 • 整个系统由中央系统控制器操纵，加上检查
• 矩阵探测器阵列 • 自适应探测器阵列 • 混合矩阵探测器阵列
参考探测器
滑环
• 电缆连接
• 供给球管和灯丝的高压电源采用高压电缆从 扫描架外的高压发生器上连接
• CT设备的主计算机必须不断将指令参数传 给采样系统，也需要采用电缆连接；
• 扫描机架旋转部分的驱动电机供电需要电源 电缆；
• 状态监控、数据接收需要控制电缆
• 几何利用率高 • 压力越深，压力越大，探测器效率越高 • 耐温度、湿度 • 校准需求低 • 响应一致 • 稳定性高 • 没有余晖 • 便宜
请在此输入您的标题
• 效率低 • 高mAs • 压力降低，探测效率显著下降
固体探测器的原理
请在此输入您的标题
• 利用光电倍增管将闪烁转换为电信号，再用 电子线路和器件将它放大和存储下来。把发 光物质即闪烁晶体和光电倍增管组合起来， 便构成了闪烁计数探测装置。
• 探测效率高、分辨时间短。。。
每个单独的探测器通过 放散射滤线栅，可以在 很大程度上优化射线质 量。然而，使用放散射 滤线栅也存在不足之处： 为了有效地阻止散射线， 要求滤线栅的厚度至少 0.1mm厚，这样就极大 地减低可探测器的几何 效率
固体探测器的特性
• 有单独的设备控制探测器原件的温度和湿度 • 优点--高效
球管外壳的材料
• 耐热玻璃 • 金属外壳
玻璃外壳球管
• 随着使用时间的增长，由于灯丝蒸发和阳极 靶面的龟裂处钨蒸发，会使玻璃壳内壁附着 一层金属钨的沉积物，沉积物与阳极相连形 成第二阳极，致使一部分高速运动电子轰击 玻璃壳使其侵蚀，最终导致玻璃壳击穿，球 管损坏。
• 玻璃外壳球管主要用于早期的CT中。
探测器的排列
• 探测器中有600-900个元件--允许好的空间信 息
• 球管和探测器都围绕患者旋转
SSCT中探测器的两种排列方式
MSCT探测器的排列
• 二维弧面分布，这样有效 的提高了探测器的利用率。
• 在MSCT中均采用固体探 测器
• 且沿用第三代的旋转--旋 转结构
MSCT中探测器的三种排列方式
请在此输入您的标题
• 稀土陶瓷探测器（UFC）：与以往的CT探测 器相比光输出率高，光电转换效率是钨酸镉 晶体的2倍、X线利用率可达99%；具有很好 的稳定性，图像很少产生环状伪影；余晖效 应时间短，可以做快速连续的螺旋扫描。缺 点是：一、探测器单元体积，限制分辨率进 一步提高；二、探测器之间的拼接缝隙影响 X线检测效率。
金属陶瓷外壳球管
• 由于金属陶瓷球管没有玻璃壳，减少了玻璃壳因 钨蒸发导致球管损坏的危险，所以可将灯丝加热 到较高温度。
• 金属外壳缩小了阴阳极的空间，这样就可以在不 增加外壳的前提下，加大阳极靶面的面积，提高 球管的允许符合毛病在低KV情况下可使用较高 的mA值。
• 在散热、可靠性、耐用性等方面，金属管套由于 玻璃管套，目前CT基本采用金属外壳。
电缆连接的缺陷
• 电缆间相互缠绕，使扫描机架的旋转角度范 围很小，且只能进行某一范围的往复运动；
• 在每次旋转扫描之前，还必须有启动、加速 、稳定、减速、制动等过程，由于连接用的 电缆长度是有限的，所以必须再逆过来重复 以上各步骤；
滑环
• CT的扫描方式 • SCT硬件要求 • 滑环的类型
CT的扫描方式
• 缺点--贵、有余晖（响应时间较差）
探测器材料
• 铊激活碘化钠晶体：NaI（Ti）是早期使用最 普遍的闪烁体。这种晶体密度大，对γ射线 和X射线有较大的阻止本领，它的透明度和 发光度都很高。但碘化钠晶体有一个致命的 缺点就是它极易潮解。晶体一旦潮解后，探 测效率和能量分辨率急剧下降，完全不能使 用。所以在实际应用中，碘化钠晶体被密封 在一个铝制外壳内。
请在此输入您的标题
• 铊激活碘化铯晶体：Cs（TI）优点是空气中 不易潮解，但应避免强光照射。若因强光照 射致使晶体变色，可用长期避光的方法褪色， 晶体的性能即可恢复。
请在此输入您的标题
• 钨酸镉晶体：钨酸镉晶体对X线吸收系数大， 辐射长度短。可使高能物理探测器做的十分 密集，从而降低整个设备的造价。优点是生 产成本低、吸收效率高等；缺点是对湿度敏 感、稳定性较差和余晖效应等。
• 高压滑环--由滑环以高压馈电方式给球管供 电
低压滑环
• 在低压滑环系统中，通过低压电刷传输X线 控制信号；
• 然后由滑环提供电源给高压发生器，高压发 生器提供高压给球管。
高压、低压滑环的比较
• 低压滑环的高压发生器通常放置于机架内， 高压滑环放置于机架外
• 低压滑环CT的转速较慢 • 低压的功率较低，高压的较高 • 早期高压滑环容易产生高压打火现象
旋转阳极
• 铼钨合金：弹性、寿命 • 钼：高热容量 • 石墨：更高热容量
X线管防护罩
由铅和钢制成，作用：产生有用X线、支撑、冷却
球管的特性
• 焦点 • 阳极倾角 • 热容量 • 散热率
焦点
焦点与半影
请在此输入您的标题
• 170KV，170mA，2Sec • 170KV，340mA，1Sec
• 定位片（前后位、侧位、斜位） • 轴位扫描＞进床移动＞在扫描＞进床移动 • 螺旋扫描
定位像扫描
轴扫
• X线球管和探测器360°旋转 • 采集数据过程中检查床静止 • 得到某个横断位的图像数据 • 床进到下一个位置，再扫描