第一章 CT的基本结构

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，加上检查床便构成一台完整的X-CT系统。数据采集系统DASX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线吸收耐热玻璃金属外壳球管外壳的材料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。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。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聚焦杯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，2Sec170KV，340mA，1SecX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材料选择对X线吸收大，易于加工、经济一般采用铅或含有少量锑、铋的铅合金准直器的类型球管侧准直器---前准直器探测器侧准直器---后准直器请在此输入您的标题在SSCT中准直器的作用在MSCT中准直器的作用在SSCT中准直器的作用前准直器扫描层厚射束塑形后准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。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的一般宽度准直器常见故障当位置传感器变脏或者损坏时，会导致选择层厚时报错。因此要经常给位置传感器除尘。在更换传感器时要注意原来的位置。准直器控制电路出现故障频率也较高。探测器吸收+散射=衰减探测器原理探测器单元X线束与X线强度成正比的电信号探测器特性转换效率捕捉、吸收、转换X线光子形成电信号的能力响应时间探测器探测到一个X线信号到位下一个信号作好准备的时间稳定性如系统不稳定，就需要频繁的校准来补偿信号的作用动态范围余晖由于杂质的存在使少量受激电子陷入返回基态周期较长的激发态，产生较长的衰减时间常数，称为余晖。余晖是固体探测器所特有的现象。随着CT的不断发展，余晖现象越来越被引起重视。尤其在双能模式中，对余晖的要求更严格，在双能切换模式中，帧与帧之间的X线输出结果差别很大，要求将帧与帧之间信号污染降到最低程度。在CT的应用中，可以通过一定的算法来校正余晖效应，也能通过掺杂晶体的方法来降低余晖效应。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。目前绝大多数CT采用固体探测器。气体探测器气体探测器特性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。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。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，再扫描常规CT（轴向）的局限性较长时的检查时间，不断的停止-启动，检查床的运动和电缆的缠绕等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扫描过程中造影剂均匀通过，使病灶探测得以优化；3D和MPR数据更加精确；回顾性重建SCT的硬件要求滑环CCT--电缆SCT---滑环滑环的组成碳刷静止环滑环是电子机械装置，包含有电子传导环和电刷，它们通过旋转界面传输电能。每个环都传导电压到发生器、球管；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