第四章计算机体层成像设备
研究生医学影像学-总论计算机体层成像课件
03
计算机体层成像技术的临 床应用
肿瘤诊断
肿瘤检测
计算机体层成像技术能够检测出 肿瘤的存在，通过观察肿瘤在图 像中的形态、大小和位置，为医 生提供诊断依据。
肿瘤分期
通过计算机体层成像技术，医生 可以对肿瘤进行分期，了解肿瘤 的侵犯范围和扩散程度，为制定 治疗方案提供参考。
疗效评估
在治疗过程中，计算机体层成像 技术可以用于评估肿瘤的疗效， 通过观察肿瘤大小的变化来判断 治疗是否有效。
技术展望
降低辐射剂量 提高软组织分辨率
智能化诊断 普及化应用
未来计算机体层成像技术将致力于降低辐射剂量，减少对患者 身体的损伤。
通过技术改进，提高对软组织的分辨率，以便更准确地诊断疾 病。
结合人工智能和机器学习技术，实现计算机体层成像技术的智 能化诊断，提高诊断准确率。
随着技术的进步和成本的降低，计算机体层成像技术将更加普 及，为更像重建系统还需要与显示系统 进行数据传输和通信，以确保图 像数据的准确性和完整性。
04
01
图像重建系统负责对扫描系统产 生的原始数据进行处理和重建， 以生成可用于诊断的图像。
02
它通常包括高性能计算机、图像 处理软件和相应的存储设备。
图像重建系统能够根据不同的重 建算法和参数设置，对原始数据 进行滤波、去噪、增强等处理， 以获得高质量的图像。
02
计算机体层成像技术的基 本组成
扫描系统
扫描系统是计算机体层成像技 术的核心部分，负责产生图像 数据。
它通常包括一个X射线管、一 个检测器阵列和相应的机械装 置，用于控制X射线管和检测 器的运动。
扫描系统能够根据不同的扫描 模式和参数设置，对患者的身 体部位进行快速或慢速的扫描 。
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第1章概论1、1895年11月8日，伦琴发现X射线。
2、现代医学影响设备可分为影像诊断设备和医学影像治疗设备。
3、现代医学影像设备可分为：①X线设备，包括X线机和CT。
②MRI设备。
③US设备。
④核医学设备。
⑤热成像设备。
⑥医用光学设备即医用内镜。
第2章 X线发生装置1、X线发生装置由X线管、高压发生器和控制台三部分组成。
2、固定阳极X线管主要由阳极、阴极和玻璃壳组成。
3、阳极：主要作用是产生X线并散热，其次是吸收二次电子和散乱射线。
4、阳极头：由靶面和阳极体组成。
靶面的作用是承受高速运动的电子束轰击，产生X线，称为曝光。
5、阳极帽：可吸收50-60%的二次电子，并可吸收一部分散乱射线，从而保护X线管玻璃壳并提高影像清晰度。
6、固定阳极X线管的阳极结构包括：阳极头、阳极帽、可伐圈、阳极柄。
7、固定阳极X线管的主要缺点：焦点尺寸大，瞬时负载功率小。
优点：结构简单，价格低。
8、阴极：作用是发射电子并使电子束聚焦。
主要由灯丝、聚焦罩、阴极套和玻璃芯柱组成。
9、在X线成像系统中：对X线成像质量影响最大的因素之一就是X线管的焦点。
10、N实际焦点：指靶面瞬间承受高速运动电子束的轰击面积，呈细长方形。
11、N有效焦点：是实际焦点在X线投照方向上的投影。
实际焦点在垂直于X线管长轴方向的投影，称为标称焦点。
12、一般固定X线管的靶角为15°-20°。
13、有效焦点尺寸越小，影像清晰度就越高。
14、软X线管的特点：①X线输出窗的固有滤过率小。
②在低管电压时能产生较大的管电流。
③焦点小。
15、结构：与一般X线管相比，软X线管的结构特点是：①玻窗②钼靶③极间距离短。
16、软X线管的最高管电压不超过60kv。
17、X线管常见的电参数有灯丝加热电压、灯丝加热电流、最高管电压、最大管电流、最长曝光时间、容量、标称功率、热容量。
18、N容量：他是X线管在安全使用条件下，单次曝光或连续曝光而无任何损坏时所能承受的最大负荷量。
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Hounsfield和Cormack因发明CT获得 1979年诺贝尔医学和生理学奖。
G. N. Hounsfield Central Research Laboratories, EMI London
20世纪70年代，英国EMI公司的工程师豪 斯菲尔德（N．Hounsfield，1919-2004） 在参考科马克发表的应用数学重建图像理 论的基础上，把电子计算机断层照相技术 引入医学，使电子计算机技术与X射线机相 结合，完成图像重建过程。
经电子计算机处理，便构成了探测对象各个部位的横断图 像呈现在荧光屏上，它解决了X射线照相的前后物体图像
重叠问题，大大提高了医学诊断的可靠性和准确性，使医
学成像技术向前跨了一大步。豪斯菲尔德与神经放射学家
阿姆勃劳斯合作，成功地为一名英国妇女诊断出脑部的肿
瘤，获得了第一例脑肿瘤的照片。他们在英国放射学会上 发表了第一篇论文，1973年英国放射学杂志对此作了正式
• 1971年，豪斯菲尔德研制成功的世界上第一台X射线计算 机断层扫描机（Computerized Tomography，简称CT） 在伦敦一家医院正式安装使用。X射线管在置在患者上方, 绕检查部位旋转, 患者下方的计数器也同时旋转。由于人 体器官和组织对X射线的吸收程度不同,病变组织和正常组 织对X射线的吸收程度也不同，这些差别反映在计数器上,
MR
利用射频脉 冲激励，无 辐射损伤
成像效果
X线机
重叠影像， 对厚的组 织及密度 高的组织 影像欠清 晰
CT
体层图像， 图像清晰， 解剖位置确 定，空间分 辨率较高
X射线
物体
像
CT
优点：
断层成像 密度分辨率高，对软组织分辨能力高。
（相对于X射线成像术） 投影剂量小（相对于X射线成像术） 动态范围大（相对于X光片） 无损检测 存储方便
X线计算机体层成像设备XCT
❖ （二）准直器
❖ 有两个准直器，一种是X线管前端旳为前准直器 ，决定CT扫描层厚。一种是探测器端旳为后准直 器，它旳狭缝分别对准每一种探测器，使探测器 只接受垂直于探测器方向旳射线，尽量降低来自 其他方向旳散射产生旳干扰。为了在剂量不增长 旳前提下，有效地利用X射线，探测器孔径宽度 要略不小于前准直器宽度。
❖• 1. 反投影法
❖反投影法（back projection） 又称 总和法 或线 性叠加法。它是利用全部X线旳P值计算各个像素 旳μ值旳二维分布。。它是利用全部X线旳P值计 算各个像素旳μ值旳二维分布。
❖ 基本原理：是将所测得旳投影值按其原途径平均 旳分配到每一点上，各个方向上投影值反投影后 ，在影像处进行叠加，推断出原图像。
❖ 反投影数量愈多，重建图像愈接近于原图像，但 因为存在星形伪影，而使得重建图像旳边沿部分 模糊不清。目前已经不采用这种成像算法。
❖ 2.迭代法
❖ 以称逐次近似法。迭代法被Hounsfield应用到 EMI扫描机中，目前旳临床用CT已经不再采用这 种措施，故不作简介。
❖ 3.分解法（解析法）
❖ 分解法因为运算量较小，图像质量较高，目前CT 机基本上都采用这种图像重建旳措施。
❖ 另外，为了实现扇形束CT扫描和螺旋扫描，在分 解法旳基础上，建立了扇形束CT算法和螺旋CT 算法，因为比较复杂不再作简介。
第三节 CT扫描机旳基本构成
❖ CT扫描机可分为三个主要部分 ❖ 1.数据采集系统。 ❖ 2.计算机和图像重建系统。 ❖ 3.图像显示、统计和存储系统。
一、数据采集系统 ❖ °~30°）扇形X线束替代了直线笔形束，探 测器增至几十个，扫描时间缩至10秒到1.5分钟， 矩阵象素与第一代CT机相同，可用于颅脑和腹部 。
电子计算机体层摄影概论课件
管腔灌注与内视镜
CT灌注成像
对ROC在固定的层面连续扫描，绘制出每个 像素的时间—密度曲线，分析血流灌注状态。
峰值时间（PT）、平均通过时间（MTT） 局部血容量（RBV）、局部血流量（RBF） 临床应用：急性或超急性脑局部缺血
脑肿瘤新生血管的观察 急性心肌缺血
CT的诊断与分析
Hounsfield设计成功 英国放射学会发表 获诺贝尔医学生物学奖 Ledley设计成功全身CT 螺旋CT问世 四层螺旋CT问世 16层螺旋CT问世 32层螺旋CT问世
CT装置
扫描装置 X线管：旋转阳极 探测器：无机晶体、氙气 准直仪：管球侧、探测器侧
计算机系统 CPU、主储存装置 显示装置、操作台等
质子的运动：进动频率 0 = 0
人体质子在磁场中
共振现象
90射频脉冲
磁共振信号的产生
o 外来射频脉冲停止后，由M0产生的横向磁化矢 量在晶格磁场作用下由XY平面逐渐回复到Z轴
o 同时以射频信号的形式放出能量 o 发出的射频信号被体外线圈接受 o 经计算机处理后重建成图像
MRI应用中常用概念
电子计算机体层摄影
Computed Tomography CT
第一节 CT成像原理和设备
CT成像基本原理 设备
第二节 CT图像特点
层面图像 空间分辨率 组织分辨率
第三节 CT检查技术 第四节 CT诊断的临床应用
CT发展历史
1969 1972 1979 1974 1989 1998 2002 2004
T1
780 920 3000 - 260
T2
90 100 300 - 84
T1WI
PDWI
T2WI
计算机体层成像
计算机体层成像(computed tomography，CT)作为影像学检查方法之一，在临床上有着不可替代的作用。
自1998年，多层螺旋CT开始了真正意义的起步，主要表现在同步扫描的能力越来越强(4层/圈—6~8层/圈—10~16层/圈—32~40层/圈—64层/圈)，扫描速度越来越快(0.5 s—0.42 s—0.37 s—0.33 s)，图像分辨率越来越高(以Z轴分辨率为例：1 mm—0.75 mm—0.6 mm—0.33 mm)。
时至今日，CT扫描的速度和分辨率均以达到前所未有的水平，极大程度上满足临床各种检查的需要，多层螺旋CT(包括64层及更多层数、排数的单源CT)在临床上一直面临着难以逾越的问题: ①在高心率及不规则心率情况下无法实现有效的心脏成像(时间分辨率需要低于100 ms)当机架旋转一圈时的时间最短达到0.33 s时，对机械制造业来说已经达到了一个新的极限速度，其高速旋转的离心力达到28 G，心脏成像的时间分辨率达到165 ms。
而为了适应心率的波动情况，特别是在高心率和心率失常的情况下，时间分辨率需要小于100 ms，此时相应的机架旋转时间须在0.2 s左右，离心力则将达到75 G[1,2]，而这是单源CT难以达到和维持的。
②一次扫描难以完成整个器官的扫描：目前所有的多层螺旋CT均采用在扫描方向上(Z轴)的多排亚毫米级的探测器组合，单圈扫描的最大覆盖范围仅为20~40 mm，难以完成整个器官的瞬间扫描。
尤其对心脏等运动器官的扫描时，其采集方式为螺距小于1(pitch值一般为0.2-0.4)即多实相重叠扫描方式，需要多圈次的扫描来产生容积数据用于图像重建，但是通过这种方式无法观察到整个器官随时间变化的血流灌注情况，而且图像的空间分辨率难以进一步提高到常规X线平片的水平。
③难以最大的容积覆盖速度和足够的功率来完成高清晰的成像：现在临床上越来越多需要大范围、高速度、超薄层的扫描。
CT设备--X线计算机体层设备 PPT课件
2.种类
（1）气体探测器 由惰性气体和气体电 离室构成。目前主要是氙气电离室 电离室中封入具有20个大气压的原子序 数高的高压氙气，可提高捕捉X线光子的效 果。也有用氪(Kr)气。制成多丝正比式， 电极采用薄钨片，加直流电压。电离电流 会产生高温，隔板和信号电极也采用钨片。 优点：稳定性、响应时间、准确性、一直性 好，无余辉、价格便宜。 缺点：恒温保证稳定性、检测效率低。
热容量、散热率、制造技术、使用与保养。
（二）高压发生器
1.组成 与X线机相同 2.工作方式 连续和脉冲方式 3.保护措施 X线管的高压电源 调节范围广 输出 稳定 (次级滤波闭环控制) 设置安全保 护电路(过压和过流保护、过功率保护、断 电保护、高压回路通断保护）
二、准直器与滤过器
（一）. 准直器 铅材料 • 作用：前直准器 控制扫描厚度；后直准器 减少散射线干扰 。 • 探测器的孔径要大于准直器的宽度。前后 准直器必须精确对准。 （二）滤过器 又称补偿器 • 作用：1.吸收低能X线 2.提高X线硬度的均 匀性 3.减少信号强度差。 • 形状：契形
• • • • • • • •
一、计算机系统 通用计算机和阵列处理机 （一）主要功能 1.系统控制 2.图像重建 3.图像处理 4.故障诊断 （二）基本结构与特点 特点 内存大、运算能力强、精度高、速度 快、具有一定的通用性。
（三）图像重建单元
（四）计算机控制 （五）软件 1.基本软件 扫描控制、图像处理、显示和记 录及故障诊断。 2.专用功能软件 动态扫描、快速连续扫描、放大扫描、定位 扫描、高分辨率扫描、平滑过滤、三维图有一定含义的物理量，用 来表示物体的影像量不方便，英国工程师 hounsfield引入CT值作为表达人体组织密 度的单位。 CT值（HU）=µ组织-µ水/µ水×k 水 0，骨 1000， 空气 -1000，软组织 30～50HU
计算机体层成像CTPPT课件
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图3 ：图1中横切面2和CT图 2 Fig．3：Transverse section 2 of Fig．1 and Im:2 of
CT view
1.棘突 processus spinosus 2.横突 processus transversus
3.胸主动脉 aorta
thoracoca
4. 食管 esophagus
5.肺脏 lung 6.胸腔 cavum pleurae 7.膈 diaghragm
8. 肋骨 os costae 9.肝脏 liver 10.肋软骨 cartilago costalis 11.胸骨 sternum
19 17 15 13 11 9 7 5 3 1
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图2：图1中横切面1和CT图1 Fig．2： Transverse section 1 of Fig．1 and Im:1 of CT view
1.胸椎thoracic vertebrae2.椎孔 foramen vertebrae 3.椎间盘 disci intervertebrales 4.胸主动脉 aorta thoracoca 5.食管 esophagus 6.支气管 bronchus 7.肺动脉 truncus pulmonalis 8.肺脏 lung 9.心肌 myocardium 10.肋骨 os costae 11.膈 diaghragm 12.肝liver13.肋软第骨26c页a/r共til3a5g页o costalis14.胸骨 sternum
第四章 计算机体层成像设备
第四章计算机体层成像设备第一节概述一、ＣＴ的发展历史计算机体层成像（ＣＴ）, 是一种对穿透射线(X线)所经过的物质断面进行扫描，通过计算机技术显示该层面结构的装置。
它的问世，是医学诊断史上的重大革命。
１８９５年，伦琴发现Ｘ线，为ＣＴ的诞生打下了基础。
１９１７年，奥地利数学家Ｒａｄｏｎ提出了图像重建理论的数学方法；他指出对二维或三维的物体可以从各个不同的方向上投影，然后用数学方法计算出一张重建的图像。
１９６７～１９７０年，ＥＭＩ实验中心的Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ博士提出了体层成像的方法，此方法仅需要从单一平面获取投影的读数。
尽管许多人提出了ＣＴ的思想概念，但是由Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ首先把这个思想发展为CT扫描机。
ＣＴ的发明被认为是“自从伦琴1895年发现Ｘ线以来，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”。
１９７２年Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ和Ａｒｎｒｏｓｅ在英国放射学家年会上发表正式论文，宣告ＥＭＩ扫描机的诞生；同年１１月，在北美放射学会年会上向全世界宣布。
１９７４年，美国医学中心工程师Ledley设计了全身ＣＴ扫描机。
此后ＣＴ设备与技术的发展非常迅猛，短短的２０年间，已先后发展了从头颅ＣＴ到螺旋ＣＴ和超高速ＣＴ等。
（一）单束扫描单束扫描又称第一代ＣＴ，其扫描方式如图个６３所示。
扫描装置由一个Ｘ射线管和一个晶体检测器组成，Ｘ射线被准直象一枝铅笔芯粗细的射线束。
Ｘ射线管与晶体检测器对所要检查的断面作同步直线扫描运动，然后整个扫描装置转动一个角度，再作直线扫描运动，直到取得1800以内的各个平行投影测量值为止。
这种结构的缺点是射线利用效率低，扫描速度慢，一个断面要5～６min，仅能用于头颅。
若采用两个检测器，同时记录二个断层面的数据（即双断层法），虽可缩短1/2的有效扫描时间，但速度仍较慢。
（二）窄角扇束扫描窄角扇束扫描又称第二代CT，其扫描方式如图５－６４所示。
扫描装置由一个Ｘ射线管和３～３０个左右的检测器组成，Ｘ射线不再是平行射线束，而是一个50～100左右的扇形射线束，扫描装置直线扫描和扇束转动交替进行，与单束扫描动作相同。
X射线计算机体层成像(
扫描方式 运动方式
扫描时间
笔束扫描 平移/旋转方式
3min
扇束扫描 连续扫描方式
1s~10s 更快
10s~2min 2.8s~10s
主要用途 头颅扫描
全身扫描，观察除 心脏外的脏器
可用于血管造影 和心脏造影
CT成像技术
• 以测定X射线在人体内的衰减系统为基础， 采用图象重建法求解出衰减系数值在人 体某剖面上的二维分布矩阵，再把此二 维分布矩阵转变为图象画面上的灰度分 布，从而建立断层图像的现代医学成像 技术。
Table
Data Acquisition System (DAS)
Pre-Collimator Post-Collimator
Source Filter
Scattering
Detector
Patient
(From G. Wang)
Data Acquisition System (DAS)
X-ray Tube Source Filter
Third Generation
Multiple detectors Translation-rotation Large fan-beam
(From G. Wang)
• 第四代（旋转-静止）CT 扫描方式：探测器排成圆周固定，只有 X线管旋转。 可从探测器数量划分：1200个 ：低档CT 4800个： 高档CT 扫描时间：2秒
(From G. Wang)
15 1 15 0 15 0 15 1 15 0 15 0 15 1 15 0
1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0
第四章 X射线计算机断层成像术
常用的闪烁晶体有碘化钠(NaI)、碘化铂 (CsI)、锗酸铋(BGO)等。BGO具有残光 少，转换效率高，易加工不易潮解，不 易老化，性能稳定等优点，因而被很多 种CT机所采用。
2、 A/D转换器，从探测器所获得的信号是 一个模拟信号，经缓冲处理后送至对 数——双坡积分板，进行积分放大，然 后经A／D转换器转变为数字信号后才能 被计算机识别处理，因此，A/D转换器在 DAS系统中起着重要作用，常用的A/D转 换器有两种，逐次逼近式和双积分式。
二、检查床
检查床，它可由扫描机架和操作台上相 应按钮作上下升降和进退等动作。
–检查床在扫描过程中要求有很高的精度，绝 对误差不允许超过0. 5mm。特别是对1mm的 薄层扫描。 –检查床的进退还应有准确的重复性，如扫描 过程中有时要对兴趣区反复扫描，每次扫描， 检查床必须能准确地到达同一层面。
三、扫描控制系统
扫描控制系统(scan control unit，简称 SCU)设置在扫描机架内。扫描控制系统 自身的中央处理器(CPU)，连接在数据总 线和控制总线上，接受来自主计算机的 各种操作指令和向主计算机输送数据。
– I/O接口一般采用串行方式，通过接口，使 主计算机与各功能组之间进行信息分配，实 现双向通讯。
(1)扫描监控，存储扫描所输入的数据； (2)CT值的校正和输人数据的扩展，即进 行插值处理； (3)图像的重建控制及图像后处理； (4)CT自身故障诊断。
阵列处理器（array processor，简称AP） CT扫描速度快、数据量大、成像质量要 求高，并要求实时重建，普通计算机难 以完成这项工作，因此必须由专用的数 据处理设备—阵列处理器来完成。
（二）数据采集系统 数据采集系统(data acquisition system，DAS) 包括探测器、缓冲器、积分器和A／D转 换器等组成 。 1、探测器(detector)，是一种能量转换装置。 两种基本类型：
医学影像设备学第4章 数字X线设备
第三节 数字X线摄影设备
CCD摄像机型DR
第三节 数字X线摄影设备
四、DR与CR的比较
详见下页。
成像过程 转换过程
DR
X线→人体→图像采集板→数字 化图像→图像处理→显示、打印
直接数字化
CR
X线→人体→IP板→阅读器→图像采集 、诊断、质量控制工作站→显示、打 印
间接数字化
空间分辨率 4.6lp/mm
第二节 计算机X线摄影设备
它把第一次照射光的信号记录下来，当再次受 到光刺激时，会释放存储的信号．（掺入二价 铕Eu 2+的氟囟化钡BaFXEu 2+ X=Cl、Br、I）
荧光成像层： 用多聚体溶液 把微量的二价 铕的氟卤化钡 晶体相互均匀 结合涂布而成 。
第二节 计算机X线摄影设备
基板：聚酯树 脂类纤维制成 。保护荧光物 质层免受外力 损伤。 颜色：黒色
第二节 计算机X线摄影设备
4.存储信息的消退 X线激发IP后，潜影存储于荧光体中，在读取前一部分 电子随时间延长将逃逸从而使第二次激发时的荧光强 度减少，称为存储信息的消退。 IP消退很微弱，8h减少25%。受时间、温度影响。
第二节 计算机X线摄影设备
5.天然辐射的影响 来自建筑物上固定装置、天然放射性元素、宇宙射 线、IP板上微量放射性元素。 IP不仅对X线敏感，对其他电磁波也敏感，如紫外 线、γ射线、α射线β射线及电子线等。 长期存放会产生小黑斑。 使用前必须激光擦除。
第二节 计算机X线摄影设备
（四）使用注意事项 1.选用较大得IP来记录X线影像，大大减少胶片尺寸 的选择次数。 2.IP再次使用时，最好重作一次光照射，以消除潜 影。 3.由于IP的荧光物质对X线得敏感度高，要求很好的 屏蔽。
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第四章计算机体层成像设备第一节概述一、ＣＴ的发展历史计算机体层成像（ＣＴ）, 是一种对穿透射线(X线)所经过的物质断面进行扫描，通过计算机技术显示该层面结构的装置。
它的问世，是医学诊断史上的重大革命。
１８９５年，伦琴发现Ｘ线，为ＣＴ的诞生打下了基础。
１９１７年，奥地利数学家Ｒａｄｏｎ提出了图像重建理论的数学方法；他指出对二维或三维的物体可以从各个不同的方向上投影，然后用数学方法计算出一张重建的图像。
１９６７～１９７０年，ＥＭＩ实验中心的Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ博士提出了体层成像的方法，此方法仅需要从单一平面获取投影的读数。
尽管许多人提出了ＣＴ的思想概念，但是由Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ首先把这个思想发展为CT扫描机。
ＣＴ的发明被认为是“自从伦琴1895年发现Ｘ线以来，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”。
１９７２年Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ和Ａｒｎｒｏｓｅ在英国放射学家年会上发表正式论文，宣告ＥＭＩ扫描机的诞生；同年１１月，在北美放射学会年会上向全世界宣布。
１９７４年，美国医学中心工程师Ledley设计了全身ＣＴ扫描机。
此后ＣＴ设备与技术的发展非常迅猛，短短的２０年间，已先后发展了从头颅ＣＴ到螺旋ＣＴ和超高速ＣＴ等。
（一）单束扫描单束扫描又称第一代ＣＴ，其扫描方式如图个６３所示。
扫描装置由一个Ｘ射线管和一个晶体检测器组成，Ｘ射线被准直象一枝铅笔芯粗细的射线束。
Ｘ射线管与晶体检测器对所要检查的断面作同步直线扫描运动，然后整个扫描装置转动一个角度，再作直线扫描运动，直到取得1800以内的各个平行投影测量值为止。
这种结构的缺点是射线利用效率低，扫描速度慢，一个断面要5～６min，仅能用于头颅。
若采用两个检测器，同时记录二个断层面的数据（即双断层法），虽可缩短1/2的有效扫描时间，但速度仍较慢。
（二）窄角扇束扫描窄角扇束扫描又称第二代CT，其扫描方式如图５－６４所示。
扫描装置由一个Ｘ射线管和３～３０个左右的检测器组成，Ｘ射线不再是平行射线束，而是一个50～100左右的扇形射线束，扫描装置直线扫描和扇束转动交替进行，与单束扫描动作相同。
这种方法作全身扫描，可缩短到20s左右，甚至到10ｓ。
其缺点是中心射线和扇形束边缘射线束测得的增量不等，必须校正，否则会出现伪象。
（三）广角扇束扫描广角扇束扫描又称第三代ＣＴ，其扫描方式如图５－６５所示。
Ｘ射线保持张角为300~450左右的扇形射束，包括整个物体截面，检测器增加到250~350个，一个挨着一个无空隙的排列着。
测量系统不需要再作直线扫描运动而只要Ｘ射线管和检测器系统共同围绕物体进行连续旋转扫描运动。
在旋转扫描过程中，可辐射出极短时间的Ｘ射线脉冲，因此全身扫描时间可缩短到10~5s，甚至更短。
一般全身型ＣＴ都用这种扫描形式，是目前最流行的一种扫描方式。
其缺点是要对相邻的检测器灵敏度的差异进行校正，否则会出现环形赝象。
(四) 反扇束扫描反扇束扫描又称第四代ＣＴ，其扫描方式如图５一朋所示个．它是在第三代ＣＴ的基础上发展起来的，与第三代的差别仅在于检测器系统是由更多的检测器（约420~1500个）布满整个3600，形成一个环形阵列圈。
在扫描时检测器系统静止不动，Ｘ射线管在检测器阵列圈内旋转扫描，因此速度更快，约2s，且不易产生环形赝象。
是目前较新的一种扫描方式。
（五）动态空间扫描动态空间扫描又称第五代ＣＴ，其扫描方式如图５卡７所示。
扫描装置由２８个Ｘ射线管排成半圆形和与之相对应的２８个影象增强器组成，扫描装置完全排除了机械运动，静止不动。
在影象增强器前面有荧光屏，影象增强器的后面有图象视频摄象机，由于它是一种生电子空间扫描系统，又称为动态空间重现机（ＤＳＲ）。
它既能对静止的组织或慢动作组织作高密度分辨率的检查，又能充分利用无机械运动有较好的时间分辨率的特点，对心脏和肺的动态功能进行研究。
（六）电子束扫描（超高速扫描）电子束扫描（或称超高速扫描）又称第六代ＣＴ，其扫描方式如图５６８所示。
它与第五代ＣＴ的原理完全不同，是采用电子束扫描的方法使X射线从许多方向照射。
在一个巨大钟形Ｘ射线管内，由右端的电子枪发射电子束，经过两次磁偏转，撞击左端的靶上，发出微小焦点的Ｘ射线。
电子束以高速进行3600旋转扫描，从圆形靶的不同位置发射Ｘ射线。
思者连同诊视床可伸入钟内，由钟形Ｘ射线管周缘发出的扇形Ｘ射线束，通过适当的准直器照射人体后，用安装在圆周体上的Ｘ射线检测器进行测定，它的特点是不把Ｘ射线源和检测器放在同一个平面内，扫描时间更短。
二、发展趋势（一）硬件的发展趋势1．提高扫描速度从前面各代CT的介绍可知，设备参数变化最大的是扫描速度。
提高扫描速度有着重要意义。
从图像方面看：可以减少运动伪影，提高图像质量；从医院的角度来考虑：速度的提高意味着设备效率的提高，这样也可以提高医院的经济效益。
传统CT的X线管通过高压电缆和高压发生器相连，扫描时做圆周往复运动，这种运动方式很难使扫描速度大幅度地提高。
近年来各CT生产厂家利用滑环技术和螺旋扫描技术，使X线管通过电刷和滑环接触与高压发生器相连，从而可做连续旋转；同时，床面匀速直线运动，就可形成螺旋扫描轨迹，这样就可大大提高扫描速度。
螺旋扫描，特别是多层螺旋扫描，具有速度快、运动伪影少、减少对比剂用量以及无重叠或漏层、三维重建效果好等特点。
为实现高速扫描，对X线管的容量和对探测器的灵敏度要求均有大幅度提高。
超高速CT则完全抛弃了机械运动，采用电子束偏转方式，使扫描速度有了质的提高。
2．提高图像质量影响CT图像质量的因素有：①X线源性质和探测器的性能。
它们直接影响原始数据的质量。
②数据数目和扫描速度。
所得的数据越多，重建的图像分辨力越高，但必须保证扫描速度快，否则，扫描过程中被检部位移动将产生伪影。
③图像重建所用的算法。
它对CT成像速度和质量有影响。
通常情况下，简单算法的成像速度快，但图像质量较差，反之亦然。
因此，CT的算法选择，各生产厂家有其综合的考虑。
④数据表达与显示方法。
随着CT硬件技术和软件技术的改进，设备的图像质量已有了明显提高。
目前多数CT的低对比度分辨力（密度分辨力）已高于0．35％门mm八高达1024 X 1024的图像重建矩阵提高了高对比度分辨力（空间分辨力人高对比度分辨力可高于 2 0 LP八m。
此外，激光相机的应用明显改进了硬拷贝质量；用电动高压注射器注射对比剂做增强扫描，提高了增强效果和减少了对比剂用量。
尽管如此，提高图像质量仍然是CT发展的永恒主题和长期趋势。
3．简化操作目前，大多数CT由键盘或鼠标输人方式改为部分触摸屏幕式，用以实现人机对话。
下拉式菜单的操作方式与传统键盘相比方便了许多，提示清楚、操作简单、图标显示一目了然。
工作站的配置，加强了功能，可以做多方面的图像后处理，并可与MRI等其它影像设备联机，有利于诊断。
4．提高工作效率现今CT采用的计算机多为速度较快的微型计算机，字长大多为3 2位，运算速度大大提高。
图像重建时间大多在10s以内，即使是普及型也大多在15s以内。
很多机型采用了多台微型计算机并行工作，实现了扫描、重建、处理、存盘、照相同时进行，使检查时间进一步缩短，病人流通量大幅度提高。
作档案保存的12”刻录光盘存储量达5.5GB，可存放512 X 512图像近2万幅；这种光盘数据检索速度极快，保存性能好，保存时问至少在10年以上，大大优于常用的磁带或软盘，所占的存放空间也大大缩小。
5．缩小体积采用高频X线发生器，可将其安装在扫描机架上；用微型计算机替代小型计算机，无需单独的计算机房，可将其安装在控制台内；同时还出现了移动式CT。
6．降低剂量CT检查时，病人接受的X线剂量较高，在不降低CT图像质量的同时，如何使X线剂量尽可能小，是人们始终关注和不懈努力的一个重要的研究课题。
（二）设备功能的发展趋势l．血管成像CTA是血管造影技术与CT快速扫描相结合的一种技术，它是以SCT扫描为基础，静脉快速注射对比剂，应用计算机三维重建来显示血管结构的成像技术。
CTA能在血管内对比剂高峰期获得大型薄层扫描图像，并采用特殊重建方法，显示血管的解剖细节。
它是一种无创伤性的临床评价血管疾病的方法。
目前SCT，特别是MSCT的CTA用于颅脑，可较好地评价颅内动脉瘤，估计颅内血管与肿瘤的关系；用于腹部可进行腹腔动脉、肾动脉狭个的检查；用于冠脉则可较好地诊断冠心病。
2．三维图像重建采用薄层连续或重叠扫描并借助计算机处理可获得二维立体图像。
这比二维图像具有更高的诊断价值，对复杂解剖部位如头颅、脊柱、骨盆及膝关节等的病好祝仪精确定位，有利于手术和放疗计划的进行。
C3CT 的三维图像重建更加方便快捷，臣IW人们也提高了Z轴分辨力。
3．CT引导下的介人治疗由于CT成像快、图像清晰，可即时清楚地显示病灶与周围组织结构的关系，因此可在CT引导下进行介人诊断与治疗。
例如在CT引导下的胸部共利活检，对确定病灶性质具有重要意义。
4．仿真内镜 CT仿真内镜成像是利用计算机软件功能将SCT容积扫描获得的图像数批进行后处理，重建空腔内表面的立体图像，再用电影功能依次回放，从而获得仿真内镜效果。
SCT内镜成像能获得喉、气管、支气管、结肠、鼻腔甚至主动脉腔内膜的仿真内镜图像，能显示腔内病灶的形态，还能从梗阻远端观察情况，因此CT仿真内镜提供了一种无创伤件的诊断方法，可作为纤维内镜的补充诊断手段。
5．放疗计划CT的另一个重要用途是放射治疗。
通过CT可对肿瘤原发位置准确定位，探索局部转移和淋巴瘤，确认肿瘤对放疗的敏感性，监视放疗的效果等。
操作人员…川间形输入装置在（””f图像卜圈定轮廓，或以CT值为基础设定密度，以标准方法做射线未定什，川计算机计算深部治疗剂量，或单独计算等剂量曲线，还可实施横断面外的计算，使等别达山1线’；）现在冠状面和矢状由上，从而实现等剂量曲线的三维显示。
用于治疗的C丁图像对空间分辨力和密度分辨力的要求比用于诊断的高。
这是问人诊断件往只需确定肿瘤的有无，而治疗却要十分精确地知道肿瘤的位置、密度及其实际尺寸。
肿瘤的密度通常与周围组织非常接近，这就要求CT 的密度分辨力高，以便清晰地显示肿瘤边缘。
CT、X线机、MKI设备的成像比较如表5E所示。
二、ＣＴ扫描机的工作原理ＣＴ扫描机是一种完全新型的图象诊断设备。
CＴ装置最基本的工作原理是一个射线源和一个检测器围绕着病人的头颅或躯干上的一薄层直线平移加旋转，利用通过人体的狭束Ｘ线，经过多个角度的探测，把信息数字化，用数学模型由计算机处理重建一幅横向断层的图象。
这是一幅由各象素的吸收系数排列成的图象，所以完全可以排除上下重叠影象的影响，使图象的细微结构显示清楚。
ＣＴ扫描所得横断面图象的示意图如图９—５—ｌ所示。
三、ＣＴ机工作顺序Ｘ线束从各个方向向人体头部某一选定断层层面进行扫描，探测器测定透过的Ｘ线强度，可在探测器上获得电信号，将此信号放大以后，积分采样。