【正文】 高壓電纜，受電纜的制約每次掃描管球旋轉后必須復位，再開始下一次掃描。目前，隨著影像設備數字化的進展，國內已有不少醫(yī)院開始為患者，檢查后提供光盤形式的圖像，此種形式的圖像不僅可以有常規(guī)的橫斷面圖像，而且可以包括彩色與立體的圖像信息?，F由于后處理技術的發(fā)展和需要，多采用彩色顯示器。近年來，磁光盤應用也逐漸增加，存儲量較大，但檢索更方便。磁盤的容量，隨機器種類而不同。4．圖像的存儲與顯示系統(tǒng)圖像的存儲設備包括磁盤、磁帶等。目前的操作臺已集操控和顯示于—體，使用方便、功能全。同時檢查前通過此部分要輸入有關圖像識別的多種數據和資料（包括患者檢查號、患者基本資料、體位等），檢查后還要控制圖像的顯示，以及窗寬、窗位的選擇等。圖像處理計算機與主計算機相連接，負責處理多組數據，本身不能獨立工作。CT設備的計算機系統(tǒng)少者只有一臺計算機，但由于任務量較大，常采用多臺計算機并行處理的方式，以提高采集和處理速度。檢測器、CT球管以及準值器等都位于掃描架內，共同構成了X線檢測系統(tǒng)，掃描過程中X線或間斷脈沖式，或連續(xù)發(fā)射；檢測器不斷檢測X線吸收量，然后將所采集的數據經過模擬數字轉換輸入計算機系統(tǒng)。固體檢測器，當接收X線能量時可將其轉換電信號，進行光電換能。較早期的設備多使用氣體檢測器，其采用氣體電離的原理，當X線使氣體產生電離時測量所產生電流的大小來反映X線強度的大小。⑶檢測系統(tǒng)包括位于掃描架內的檢測器、檢測回路和模數轉換器等，其主要任務是檢測人體對X線的吸收量。為保證CT機球管的正常工作，還需要輔助的高壓發(fā)生器提供一個穩(wěn)定的高壓以及相應的球管的冷卻系統(tǒng)。球管焦點較小，~2mm大小。主要結構包括：⑴X線發(fā)生系統(tǒng)此部分的基本功能是提供成像所需的穩(wěn)定X線束，包括X線球管、高壓發(fā)生器和冷卻系統(tǒng)等。二、CT的基本結構雖然目前CT設備經過30多年的發(fā)展，出現多種設備類型，但是CT的主要結構組成從功能組成上依然分為以下四部分：掃描部分、計算機系統(tǒng)、操作控制部分以及圖像的存儲與顯示系統(tǒng)。每個方向上投射的X線都將穿過層面內投射軌跡上的所有體素，到達檢測器時，受到的衰減將是各體素衰減作用的總和，以衰減系數μ表示，則I=I0e(μ1+μ2+μ3+μ4……)d掃描中，隨著不斷地改變投影角度，則得到各個投影方向上的大量數據集合，通過計算機實施相應的重建數學運算，最終可得到層面內每個像素的X線衰減信息（圖12）。假設X線的初始強度為I0，組織的厚度為d，衰減系數μ，衰減后的X線強度為I，則I=I0eμd圖12 CT投影與重建。依照物理學原理，X線穿透人體組織后會產生衰減，衰減的程度與物質的密度和厚度有關。為了解決常規(guī)X線成像中不同臟器的空間重疊問題，CT采用高度準直的X線束圍繞身體某—厚度的特定層面進行掃描，掃描過程中由靈敏的檢測器記錄下X線穿透此層面后的衰減信息。當X線透過人體后，因不同部位衰減程度不同，而在膠片或熒光屏上形成相應組織或器官的圖像。第一節(jié) CT的成像原理與結構圖11 CT的成像原理。. . . .第1章 多層螺旋CT的原理與技術近年來，隨著CT成像能力的迅速發(fā)展，臨床應用特別是CT血管成像技術的臨床應用不斷拓寬。只有掌握CT運行的基本原理，才能更好地理解CT血管成像（CTA）的潛力和限度。一、CT成像的基本原理常規(guī)X線平片或透視是利用人體內不同密度組織對于X線穿透后吸收能力不同的原理成像的。CT仍然是利用X線的穿透性來成像。由模擬數字轉換器將此模擬信息轉換成數字信息，然后輸入電子計算機（圖11）。人體組織所構成的物質不同，因此對透射的X線可產生不同程度的衰減，稱為“衰減系數”不同。CT設備成像中，X線束“掃描”一個成像層面意味著從不同角度透射人體，得到可滿足重建數據所要求的多個投影信息。這些X線衰減數據即組成數字矩陣，為了使圖像直觀化，此數字矩陣經數字模擬轉換后，以由黑至白的不同灰階表示層面內不同位置組織所造成的X線衰減強度，即將每一像素的X線衰減系數轉換為相應的灰度值，可通過圖像顯示器輸出就得到所成像層面的圖像，這樣此層面內的諸解剖結構就可清晰地顯示出來。1．掃描部分包括X線發(fā)生系統(tǒng)、準值器、檢測系統(tǒng)、掃描架以及檢查床等。CT機的X線球管，一般采用旋轉陽極球管。球管的熱容量均較大，最新的可達500萬熱力單位，以適應連續(xù)大范圍掃描的需要。⑵準值器位于球管的X線出口處，為窄縫樣設計，可根據掃描要求調整為不同的寬度，用以對特定厚度的某部位進行成像。檢測器分為氣體和固體兩大類。常用氣體為氙氣。包括閃爍晶體檢測器等，閃爍晶體有碘化鈉、碘化銫、鎢酸鎘和鍺酸鉍等，但是早期的檢測器在能量轉換時損失較大；而目前使用較多的稀土陶瓷檢測器的光電轉換效率大為提高。2．計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)的主要任務有兩方面：一是掃描的控制，包括掃描架和檢查床的運動、X線的產生、數據的采集以及各部件之間的信息交換等；二是承擔數字處理和圖像重建的任務，即將采集的數據經過數學計算得到相應層面的數字矩陣。按照所負擔的任務分為主計算機和圖像處理計算機兩部分。3．操作控制部分操作控制部分主要包括操作臺，通過操作臺輸入整個CT操作或控制命令，進行掃描程序，掃描曝光條件的設定與選擇，控制X線檢測系統(tǒng)的工作。隨著CT設備的不斷改進和提高，操作臺的性能也日趨完善。為了提高工作效率，常配備與CT相連的CT診斷和后處理工作站，方便圖像的瀏覽和后處理。掃描的原始數據最初存貯在CT設備的緩沖區(qū)，待掃描完成，原始數據經過相應處理后所得的圖像數據則存入CT磁盤的圖像存儲區(qū)。為了方便大量患者檢查數據的存儲，CT設備常還需要另外的接口，可以將數據讀取到外源的存儲器，如高密度磁帶或磁盤，這些外源的存儲設備可大量記錄圖像數據。圖像顯示系統(tǒng)，CT機本身多采用顯示器，早期為灰度等級較高的黑白顯示器，灰階的顯示可達16~64級。檢查結果目前仍需用照相機以膠片的形式輸出圖像給患者，多采用激光照相機與CT設備相連輸出膠片，直觀方便，但成本較高、不易保存。第二節(jié) CT設備的發(fā)展自Housfiled于1969年設計發(fā)明了第1臺CT原型機至今，CT設備先后經過不同的設計和發(fā)展，按照采集方式的不同可分為以下類型：一、層面采集CT自從CT原型機至1989年之前，CT設備采用的是層面采集方式，即每次掃描采集一個層面的信息，掃描時檢查床是靜止不動的，掃描完成后檢查床移動一定距離再進行下一個層面的掃描。除少數不發(fā)達地區(qū)使用外，層面采集方式的CT機已退出主流。該設計是在掃描架內置一個環(huán)形滑軌即滑環(huán)，X線球管可以從滑環(huán)上得到電源（早期為高壓電源，現已發(fā)展為低壓電源），這樣X線球管就能夠擺脫了傳統(tǒng)的電纜，在滑軌上連續(xù)繞患者旋轉和不斷發(fā)射X線束。圖13 (a)層面采集掃描方式與(b)螺旋采集掃描方式。這樣，X線束在人體上的掃描軌跡不再是垂直于身體長軸的平面，而是連續(xù)的螺旋狀，此即為螺旋掃描方式（圖13）。螺旋CT的出現具有明顯的意義：①掃描層面之間不需再做停頓，可連續(xù)快速掃描，大大提高了掃描速度，~；②在層面采集CT檢查過程中，由于是逐次屏氣掃描，體部，如肝膽胰脾的微小病變很容易在不同屏氣時被遺漏，螺旋CT連續(xù)掃描可防止體部微小病變的遺漏；③螺旋CT的掃描和重建方式有利于數據進行三維后處理，為CT后處理技術的發(fā)展打下了基礎。三、多層螺旋CT圖14 (a)單層CT與(b)多層CT掃描方式。X線束由扇形改為錐形束，即增大Z軸方向上X線的厚度；而檢測器也由一列的設計增大在Z軸方向上的排列數目，增加為多列，形成具有一定寬度的檢測器陣列。多層螺旋掃描方式大大提高了信息的采集速度，~。這樣，CT掃描的效率又得到了更大的提高，單位時間內可掃描更大的解剖范圍。要完成如此快速的掃描意味著機架內近一噸重的構件在幾分之一秒內旋轉一周，其重力速度可達13G以上。此外，連續(xù)大范圍掃描對于CT球管的熱容量也提出了更高的要求；短時間內處理幾倍的數據量，對計算機的運算能力也有更高的要求。多層螺旋CT的出現再次促進了CT技術的發(fā)展，其所帶來的優(yōu)勢主要表現在：①時間分辨力大大提高，使原CT成像有困難的運動器官，如心臟和冠狀動脈的成像成為可能；②由于設備能力的提高，可進行連續(xù)大范圍掃描，如全身成像，并且可在掃描后針對不同部位進行不同層厚、不同重建與重組方式的顯示；③對于腹部臟器，單次掃描時間明顯縮短，這樣可以進行精確的多期像掃描，有利于病變的定性和發(fā)現微小病變。兩個球管在XY平面上間隔90186。即可獲得180186。雙源CT設備還實現了能量CT的臨床常規(guī)應用。CT能量成像技術的價值還在于可以增加實質器官與對比劑的區(qū)別，明顯降低背景噪聲因素影響，避免線束硬化偽影和容積效應造成的小病灶遺漏和誤診，提高小病灶和多發(fā)病灶的檢出率。能量CT徹底改變了常規(guī)CT幾十年來的傳統(tǒng)診斷模式，在獲得混合能量圖像的同時，還可以一次掃描得到單能量圖像以及不同物質（水、碘、鈣等）的圖像。第三節(jié) CT的掃描參數一、準值器寬度從X線管發(fā)射出的X線束需要進行準值，以減少不必要的輻射劑量，成為成像層面所需要的形態(tài)，同時還保護檢測器不受到散射。準值器位于CT掃描架的兩個位置：接近X線球管（前準值器）和接近檢測器（后準值器）。此X線束厚度就是臨床應用中經常提到的準值器寬度。二、床速和螺距在螺旋掃描方式中，CT掃描床移動速度是一項密切關系圖像質量、輻射劑量、掃描時間和覆蓋范圍的重要參數。螺距是主要用于定量評價CT床速的參數，其定義為X線管每旋轉360186。螺距是沒有單位的參數。當床速小于準值器寬度時，螺距小于1，掃描數據會有部分重疊。對于4層螺旋CT，采用4，床速為每轉6mm的參數設置時，螺距等于6/(41)＝6/4＝。螺距對于多層螺旋CT圖像質量的影響要比單層螺旋CT小，但其與圖像質量、偽影、輻射劑量之間的關系更為復雜，有些也有爭議。一些廠家推薦在多層螺旋CT中使用一組固定大小的螺距值，而其他廠家則建議可任意選擇不同的螺距值。采用較低的螺距時，可改善Z軸分辨力，但是要維持相同的信噪比則會產生更高的輻射劑量。實際臨床應用中，多層和單層螺旋CT選擇螺距值范圍為1~2；但在心臟CT需要低螺距的重疊掃描，以保證獲得足夠的連續(xù)采樣掃描數據。三、管電壓和管電流恰當地選擇CT的掃描參數對于優(yōu)化輻射劑量和圖像質量是至關重要的。但是，不恰當地降低管電壓可導致組織的CT值和噪聲明顯增加，尤其是在肥胖患者。成人的常規(guī)體部CT采用120~140kV的管電壓進行；對于兒童，絕大多數采用80kV的管電壓進行掃描，以降低輻射劑量。這樣，120kV時對比增強250HU的對比劑濃度，在80kV時可產生400HU的對比增強。此外，較低能量的光量子的X線吸收更高，可能會造成更大的有效輻射劑量。與管電壓相比，調節(jié)管電流的實際優(yōu)點是它對圖像質量的影響更為直接。例如對于胸部CT，肺部結節(jié)普查的參數可以采用20mAs，120kV，而常規(guī)臨床檢查的參數為120mAs、120kV。當層厚不變時，如管電流恒定，增大螺距可降低輻射劑量并增加圖像噪聲。這樣，就需要介紹新的術語——有效mAs，它的定義為mAs除以螺距的值。四、重建方式在投影重建過程中可以采用多種不同的濾過模式。當進行更多細節(jié)的顯示時，采用高分辨力的重建方式或算法，如骨算法或肺算法，可產生更高的空間分辨力，但圖像噪聲會增加；而低分辨力的重建方式，如軟組織或平滑算法，可降低圖像噪聲，但空間分辨力也降低。部分CT設備可常規(guī)產生不同重建方式的圖像，如在胸部CT掃描后可產生軟組織和肺算法的圖像。層面掃描方式仍然有一些臨床應用，如對比劑的團注監(jiān)控、CT灌注、介入應用和心電門控的冠狀動脈鈣化CT檢查，上述檢