CT構(gòu)造及功能

1、第一章引言計算機斷層成像computedtomographyP2傳統(tǒng)斷層成像的原理是：通過X射線源和膠片的相反方向運動，保持焦平面的A點位置不變，不在同一平面的其他點會生成直線段或扇形的陰影，并且強度降低，所以就可以達到很好的聚焦A點的效果。第二章預(yù)備知識P21高速電子轟擊物質(zhì)時產(chǎn)生X光子！X射線處于電磁波譜的高能端，高能短波。診斷X射線的波長大約是0.1-0.01nm,能量為12.4-124keV高速電子與靶材料相互作用，主要看三種相互作用：軔致輻射-由于帶正點的原子核和帶負電的電子之間的相互作用，引發(fā)高能電子圍繞原子核發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電子突然減速引起軔致輻射。X射線也可以由其他帶電粒子產(chǎn)生，如質(zhì)

2、子或a粒子，但是X射線產(chǎn)生效率不如使用電子高。特征輻射高速電子與靶原子的內(nèi)層電子碰撞時發(fā)生。軔致輻射一高速電子與原子核碰撞。代表可產(chǎn)生X射線能量的上限。P22X射線與物質(zhì)的相互作用主要有三種：光電效應(yīng)一該效應(yīng)使不同組織之間對X光子具有不同的吸收，可以產(chǎn)生更大的對比度。較低的X光子能量對于區(qū)分低對比度的組織很重要。康普頓效應(yīng)不能提供不同組織之間的對比對信息，在醫(yī)用設(shè)備中盡量減小該效應(yīng)。相干散射最近研究顯示，相干散射可用于骨特性表征第三章圖像重建P31CT成像過程流程如下本章的剩余部分包括反投影算法、扇形束重建、錐形束重建、迭代重建等等，看不懂i第四章和第五章想放到后面看，先把CT的主要組成部件、

3、結(jié)構(gòu)、功能弄弄明白，然后再看重要的性能參數(shù)和圖像的表征。第六章CT掃描機的主要部件X射線發(fā)生系統(tǒng)P106早期的CT普遍使用的是脈沖X光管，但后期脈沖X球管遭淘汰，因為脈沖X球管的占空系數(shù)小于100%，占空系數(shù)指的是X射線發(fā)射時間占整個運行時間的百分比?，F(xiàn)在的CT普遍使用的熱陰極設(shè)計的X球管。高壓發(fā)生器在陰極達到預(yù)定的電壓，致使熱陰極釋放出電子，轟擊旋轉(zhuǎn)的陽極靶，產(chǎn)生X光子。X球管一其陽極熱容量成為衡量X球管質(zhì)量的重要性能指標之一。由于電子轟擊陽極靶產(chǎn)生X射線的效率很低，絕大部分都以熱量的形式產(chǎn)生，因此陽極靶的溫度非常高，為了防止被熔化：1陽極靶會以很高的速度旋轉(zhuǎn)，并存在靶角（a=7）以增加轟擊

4、面積。2陽極靶材料選擇。傳統(tǒng)做法是采用鉬合金，焦跡上用一層鎢-錸合金。新的設(shè)計使用釬焊石墨。3還有幾種方法可以提高散熱：陽極接地X線管；航天散熱涂料；陽極直冷式X線管飛焦點X球管：在X線發(fā)生時，陰極發(fā)出的電子束在管外偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的磁場或電場控制下，沿靶盤焦點軌跡方向以一定頻率，往返移動一定距離，在兩個位置交替發(fā)生X線。提高了圖像質(zhì)量。高壓發(fā)生器一其功率是指X線主電路的最大輸出功率。隨著CT掃描速度的提高，單位時間內(nèi)輸出劑量的提高，其發(fā)生器的功率也有向高處發(fā)展的趨勢。高檔機一般在50-60kw,中檔機在35-45kw，低檔機在20-30kw。其中，最高管電壓關(guān)系到X線穿透力，關(guān)系到CT圖像的對比

5、度分辨率；最大管電流關(guān)系到X線的輸出劑量率，影響到采集速度和圖像質(zhì)量?，F(xiàn)在普遍采用的是高頻逆變高壓發(fā)生器。X射線探測器和數(shù)據(jù)獲取電子學P110探測器一早期的探測器使用高壓惰性氣體（常用疝氣）。缺點：量子探測效率（QDE:被探測器衰減的入射X光子）低?，F(xiàn)在使用的是耦合到光電二極管的固態(tài)閃爍體。用諸如HighLight等小塊的閃爍體材料制成，其表面覆蓋反射材料并耦合到一排光電二極管上。當入射X光子與閃爍體發(fā)生光電相互作用，由相互作用釋放的光電子在閃爍體內(nèi)通過一個短的距離后使其他原子上的電子受到激發(fā)，在受激電子回到基態(tài)時將發(fā)出可見或紫外光譜區(qū)域的特征輻射，并根據(jù)原子結(jié)構(gòu)所確定的時間常數(shù)按指數(shù)規(guī)律衰減

6、。目前各生產(chǎn)廠家大多采用高效的固態(tài)稀土陶瓷探測器，這類探測器所采用的陶瓷閃爍體是由向主基體內(nèi)有選擇地固溶一定量的稀土和堿土離子而制成的，其轉(zhuǎn)換效率極高而且余輝又極短，使X射線的利用率從原來的50%提高到了99%以上。重要參數(shù)初始速度、余暉、滯后和輻射損傷、空間一致性！DAS-數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，它的任務(wù)是將探測器輸出的微弱信號經(jīng)過前置放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換后送往計算機進行圖像重建。其基本結(jié)構(gòu)包括：前置放大器、對數(shù)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸機架和滑環(huán)P114掃描架由機架部分和轉(zhuǎn)動部分組成。機架部分-包括旋轉(zhuǎn)控制、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動、滑環(huán)的碳刷、機架冷卻、機架傾斜、層面指示。轉(zhuǎn)動部分-包括X球管、準直器、探測器、

7、高壓發(fā)生器、采集控制、x線系統(tǒng)的逆變器、滑環(huán)等。CT機掃描架的驅(qū)動方式主要包括皮帶和線性電機直接驅(qū)動兩種。皮帶驅(qū)動優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單；缺點是穩(wěn)定性差，噪聲大，變速靈敏性差。直接驅(qū)動方式采用線性電機原理，在掃描架轉(zhuǎn)動部分和固定部分的邊緣，分別將線性電機線圈環(huán)形排列，通電后產(chǎn)生位移力即轉(zhuǎn)矩，直接使轉(zhuǎn)動部分轉(zhuǎn)動起來。信號傳輸方式：滑環(huán)傳輸：滑環(huán)與碳刷的接觸容易產(chǎn)生灰塵光電傳輸：光電發(fā)送和接受器件受粉塵的影響射頻傳輸：理想的信號傳輸方式掃描架散熱方式：一級水冷：二級水冷直接風冷準直器P115在CT中，準直器有兩個作用：1減少病人不必要接受的輻射劑量2保證良好的圖像質(zhì)量。只前準直的單層CT,準直器決定了成像

8、平面的切面厚度。同時具有后準直的單層CT，切片厚度由后準直決定。但是多層CT的切片厚度由探測器孔徑?jīng)Q定而不是準直器。過濾器平板過濾器或蝴蝶結(jié)式過濾器，由銅或鋁制成。作用是過濾低能X射線！第五章重要性能參數(shù)空間分辨率的檢測方法及影響因素空間分辨率(spatialresolution)又稱高對比度分辨率(highcontrastresolution)，它是衡量CT圖像質(zhì)量的一個重要參數(shù)，是測試一幅圖像的量化指標，是指在高對比度(密度分辨率大于10%)的情況下鑒別細微的能力，即顯示最小體積病灶或結(jié)構(gòu)的能力。它的定義是在兩種物質(zhì)CT值相差100HU以上時，能分辨最小的圓形孔徑或是黑白相間(密度差相同)

9、的線對數(shù)，單位是mm或lp/cm。其換算關(guān)系為：5Flp/cm=可分辨的最小物體的直徑(mm)。2.檢測方法目前常用的檢測CT空間分辨率的方法有以下幾種：調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)的截止頻率法。此函數(shù)將圖像中對比度描述為一個空間頻率的函數(shù)，而被照物中的對比度假定為100%，所以它描述了成像過程中對比度的降低，于是截止頻率決定了分辨率的極限。此種方法都內(nèi)置于CT機系統(tǒng)中，用于自檢。系統(tǒng)可以自動計算并畫出調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)曲線，由此得出MTF在百分數(shù)多少的線對值。MTF的百分數(shù)越低，線對數(shù)越高。有的廠家技術(shù)參數(shù)表中給出的是MTF=0%時的數(shù)據(jù)，即截止頻率的數(shù)據(jù)，以顯示較高的空間分辨率。但是截止頻率

10、的線對數(shù)是沒有實際意義的，一般應(yīng)采用MTF=5%或MTF=10%來判斷機器的空間分辨率。分辨成排圓孔大小法?？煞直娴囊唤M圓孔的大小，每組圓孔按彼此間的中心距離等于該組圓孔直徑的2倍的方式排列。分辨線對數(shù)法?？煞直娴囊唤M黑白相間的線對的間距尺寸。不同線對數(shù)的線對卡,對應(yīng)不同的空間分辨率。共有21組，即121lp/cm。檢測步驟定位將模體置于掃描野中心，并使模體軸線垂直于掃描層面。將CT定位線定位于空間分辨率模塊所在層的中心位置。設(shè)置掃描條件選取被測CT內(nèi)置的標準頭部條件；層厚10mm，若被測CT最大層厚小于10mm，則選取其最大層厚；視野(FOV)為25cm；掃描方式為單層軸向掃描。按設(shè)置好的條件進行掃描圖像分析調(diào)出掃描出的圖像，將窗寬調(diào)至最小(一般為0或1)，再調(diào)整窗位，找出能分辨清楚的最高一級線對，要求線對中每條線不能有斷缺和粘連。從而得出空間分辨率，若低于5lp/cm，則判斷此項為不合格。CT空間分辨率的影響因素探測器孔徑的寬窄，孔徑越窄，孔徑轉(zhuǎn)移函數(shù)越寬，空間分辨率就越高。焦點尺寸，因焦點小的X線管產(chǎn)生窄的X射線，可獲得較高的空間分辨率。探測器之間的距離，它決定了采樣間隔，間隔越小空間分辨率越高。在圖像重建中選用的卷積濾波器的形式不同，空間分辨率也不同。X射線劑量、矩陣、層厚、像素大小，掃描裝置噪聲等對空間分辨率均有影響。層厚越薄，空間分辨