《CT设备原理》课件

1、CT 设 备 CT: computed tomography computerized tomography计算机体层照相术计算机断层照相术计算机控制断层扫描术computerized axial tomography (CAT)计算机控制横轴向X线断层扫描术Cormark与Hounsfeild因在CT发展上的杰出贡献，荣获了1979年的诺贝尔医学奖。 19241998191920041972年，G.N.Hounsfield研制出世界上第一台用于临床的CT，利用这台CT首次为一名妇女诊断出脑部的囊肿，取得了世界上第一张病人CT照片。Hounsfield和Ambrose在英国放射学年会上正式发表

2、论文，宣告CT的诞生；同年11月，在北美放射学会（Radiological Society of North America，RSNA）年会上向全世界宣布。1974年，美国George Town大学医学中心的工程师Ledley研制出世界上第一台全身CT。在此后30多年的时间内，已先后从头颅CT发展到螺旋CT和多层CT。通过多个不同角度对物体用X射线扫描后，可以将信息100%的获取 First GenerationOne detectorTranslation-rotationParallel-beam(From G. Wang)第一代CT的缺点是： 1.X线利用率很低； 2.扫描时间长； 3.

3、重建的图像质量较差。 为了提高效率，可再加一个探测器，一次扫描可同时对两个层面进行数据采集，获得二个层面图像。这样，提高了第一代CT的工作效率和X线的利用率。每次平移扫描后的旋转角由1提高到扇面夹角角度，这样旋转180时，扫描时间缩短到2090s，第二代快速CT有30个以上的探测器，扫描时间减至18s。为了提高图像质量，也有的采用240、360平移加旋转扫描，这种CT比第一代CT各项指标均有提高，不但可作头颅检查，实际上已具备了做全身CT检查的条件。Second GenerationMultiple detectorsTranslation-rotationSmall fan-beam(Fro

4、m G. Wang)主要缺点是：在扫描过程中，由于病人的生理运动，易产生伪影。第一代CT和第二代CT对病人运动引起的伪影特别敏感，因为在旋转期间不采集数据，如果病人运动，就会引起透射读数的差异，致使重建图像出现条纹伪影。目前，第二代CT也已基本淘汰。（三）第三代CT（旋转-旋转扫描方式） 第三代CT的扇形角较宽（3045），可包含整个病人扫描层面，所以又称为广角扇束CT，探测器增加到3001000个，逐个依次无空隙的排列。扫描时，仅做围绕病人进行的连续旋转运动即可。大大缩短了扫描时间，故全身扫描时间可缩短到29s或更短。但需大mA，为此，均选用旋转阳极X线管。全身CT一般都采用此种扫描方式。第

5、三代CT的优点：结构较简单，使用操作方便，可获得较理想的CT图像。Third GenerationMultiple detectorsTranslation-rotationLarge fan-beam(From G. Wang)其缺点是：需对相邻探测器的灵敏度差异进行校正，这是因为一个角度的投影由不同的相邻探测器进行测量，相邻探测器的性能差异将产生同心环形伪影。目前，第三代CT的环形伪影已被解决，成为当代CT的主流在第三代CT基础上发展起来的滑环式螺旋CT，特别是近几年来各大厂家研究开发的多层面CT已成为现在和未来一段时期的主导产品。 （四）第四代CT（旋转-静止扫描方式） 第四代CT具有更

6、多的探测器（6001500个，分布在360的圆周上）。扫描时，仅X线管做围绕病人一周的旋转运动，而探测器则固定不动。扇形线束角度也较大，扫描速度可达15s，是第三代CT的一个变形。第四代CT的出现原因是第三代CT在扫描过程中，从几何结构上讲，每一个探测器只接受穿过病人扫描层面内的某一环形部组织的X线衰减信息，当探测器性能不稳定时，容易引起环形伪影而研制的。当第三代CT采用稳定可靠的高效率探测器之后，并从软件上解决了环形伪影的产生条件和配置了软件校正措施。第四代CT则因探测器数量多且在扫描过程中不能被充分利用，相对于第三代CT已失去了明显的优越性。故第四代CT只有个别厂家曾经生产过。 Fourt

7、h GenerationDetector ringSource-rotationLarge fan-beamThird & Fourth Generations(From Picker)(From Siemens)（五）第五代CT（静止-静止扫描方式） 第五代CT由一个大型特制扫描电子束X线管、一组由864个固体探测器构成的阵列和一个数据采样、图像处理、数据显示的计算机系统组成。864个固体探测器均分为两组（432个），分别安装在两个216的固定环内。每个固体探测器作为一个数据采集单元。它由一个X线可见光转换晶体、一个光电转换硅二极管和一个前置放大器构成。以上三者必须做到最佳匹配，以提高稳定度

8、和精度。E-Beam CT ScannerSpeed: 50, 100 msThickness: 1.5, 3, 6, 10 mmECG trigger cardiac images(From Imatron)第五代CT的工作过程是： 1、电子枪产生的电子束加速(沿X线管长轴方向)、偏转、轰击到4个紧挨的210环型靶面（靶环）上； 2、准直器将X线准直成扇角为30、厚为2cm的扇形束； 3、X线穿过病人病人，由环形探测器阵列测量透射后的X线强度分布，经A/D转换后，进行图像重建。 4、高速运动的电子束无机械惯性，可依次扫描一个靶环或同时轮番扫描2-4个靶环。由于采用排成两排的环形探测器阵列，故

9、高速运动的电子束扫描一个靶环可得到相邻两层的图像。各代CT比较第一代第二代第三代第四代第五代扫描方式笔束扫描扇束扫描运动方式平移/旋转方式连续扫描方式扫描时间3min10s2min2.8s10s1s10s更快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二、现状与发展趋势 最初研制的CT扫描仪只能用于人脑的检查，时间约需1分钟至4分钟。此后20多年来，CT设备已从第1代发展至第5代，其各项性能和速度都有了很大提高。扫描时间从4分钟到5分钟缩短到1秒钟甚至更短。 除X射线CT外，其他型号的CT也相继问世，如单光子发射CT(single photo emission CT，S

10、PECT)、正电子发射型CT（positive emission CT，PET）、核磁共振CT等均已付诸临床应用。超声CT（UCT）、微波CT的研究也取得了极大的进展。同时CT在工业生产等方面都已取得了令人瞩目的成果并展示了美好的前景。CT扫描机自20世纪70年代问世以来，随着计算机技术和其它相关技术的进步，获得了突飞猛进的发展。特别是近几年，出现了滑环技术（slipring）、螺旋扫描技术（helical scan）以及在此基础上发展起来的多层面CT技术，使CT检查技术达到了一个崭新的水平。CT的发展趋势是：简化操作、缩短扫描时间、提高检查效率（一次扫描获得的层数更多）和图像质量。 目前，投入临床应用的有2层CT、4层CT、8层CT、 16层CT 。并已有64层的CT装机使用。从真正实现了X线管旋转一周就能获得更多的层面，即可完成一个脏器的扫描，真正实现所谓的容积扫描（volume Scan）。还有些科研机构正在开发应用平板探测器替代传统探测器的多层CT扫描机，并已有了雏型机。还希望X线管旋转一周就能可完成一个