放射診斷學(xué):第一節(jié)　CT機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理

一、CT機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

包括掃描部分、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，圖像顯示與記錄系統(tǒng)和中央控制臺(tái)（圖7－1)。

圖7－1 CT機(jī)的基本構(gòu)造

二、CT 機(jī)的工作原理

CT機(jī)掃描部分主要由X線管和不同數(shù)目的控測器組成，用來收集信息。X線束對(duì)所選擇的層面進(jìn)行掃描，其強(qiáng)度因和不同密度的組織相互作用而產(chǎn)生相應(yīng)的吸收和衰減。探測器將收集到X線信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)模／數(shù)轉(zhuǎn)換器（A／D converter)轉(zhuǎn)換成數(shù)字，輸入計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存和處理，從而得到該層面各單位容積的CT值（CT number)，并排列成數(shù)字矩陣（Digital matrix)（圖7－2)。這些數(shù)字可儲(chǔ)存于硬磁盤（Harddisk)、軟磁盤（Floppy)和磁帶（Magnetictape,MT)中，也可用打印機(jī)印用。數(shù)字矩陣經(jīng)數(shù)／模（D/A)轉(zhuǎn)換器在監(jiān)視器上轉(zhuǎn)為圖像，即為該層的橫斷圖像。圖像可用多幅照相機(jī)攝于膠片上，供讀片、存檔和會(huì)診用。

圖7－2 數(shù)字矩陣

三、CT機(jī)的發(fā)展和類型

CT機(jī)按其適用范圍分為頭顱CT機(jī)和全身CT機(jī)。CT機(jī)的發(fā)展常用代（g eneration)來表示。

第一代CT機(jī)采取旋轉(zhuǎn)／平移方式（rotate/translate mode)進(jìn)行掃描和收集信息。首先X線管和相對(duì)應(yīng)的探測器作第一次同步平行移動(dòng)。然后，環(huán)繞患者旋轉(zhuǎn)1度并準(zhǔn)備第二次掃描。周而復(fù)始，直到在180度范圍內(nèi)完成全部數(shù)據(jù)采集。由于采用筆形X線束和只有1－2個(gè)探測器，所采數(shù)據(jù)少，因而每掃一層所需時(shí)間長，圖像質(zhì)量差。

第二代CT機(jī)是在第一代CT的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。X線束改為扇形，探測器增多至30個(gè)，擴(kuò)大了掃描范圍，增多了采集的數(shù)據(jù)。因此，旋轉(zhuǎn)角度由1o增至23o，縮短了掃描時(shí)間，圖像質(zhì)量有所提高，但仍不能完全避免患者生理運(yùn)動(dòng)所引起的偽影（Artifact)

第三代CT機(jī)的主要特點(diǎn)是控測器激增至300－800個(gè)，并與相對(duì)的X線管只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（rotate/rotate mode)。因此，能收集較多的數(shù)據(jù)，掃描時(shí)間在5s以內(nèi)，使偽影大為減少，圖像質(zhì)量明顯提高。

第四代CT機(jī)的特點(diǎn)是控測器進(jìn)一步增加，高達(dá)1000－2400個(gè)并環(huán)狀排列而固定不動(dòng)，zxtf.net.cn/kuaiji/只有X線管圍繞患者旋轉(zhuǎn)，即旋轉(zhuǎn)／固定式（rotate/stationary mode)。它和第三代機(jī)的掃描切層都薄，掃描速度都快，圖像質(zhì)量都高。

第五代CT特點(diǎn)是掃描時(shí)間縮短到50ms，因而解決了心臟掃描。其中主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)電子槍，所產(chǎn)生的電子束（Electronbeam)射向一個(gè)環(huán)形鎢靶，環(huán)形排列的探測器收集信息。

圖7－3 第1－5代（CT)掃描方式

四、CT圖像

CT圖像由某一定數(shù)目的由黑到白不同灰度的小方塊zxtf.net.cn/shouyi/組成，每一方格為圖像的最小單位稱為像素（pixel)（圖7－4)。

CT值是以數(shù)值來說明組織影像密度的高低，但不是絕對(duì)值。而是以水為標(biāo)準(zhǔn)，其他組織與水比較的相對(duì)值�，F(xiàn)用亨氏單位（H)，即以水的CT值為OH，空氣為－1000H，骨為＋1000h 的2000個(gè)等級(jí)。人體各種組織均包括在2000個(gè)等級(jí)之內(nèi)（圖7－5)。

一般X線照片的黑片對(duì)比度是固定的，但CT機(jī)監(jiān)視器的黑白即灰度可以通過調(diào)節(jié)窗位（Window level)和窗寬（Window width)而改變。窗位是指圖像顯示所指的CT值范圍的中心。例如觀察腦組織常用窗位為＋35H，而觀察骨質(zhì)則用＋300－＋600H。窗寬指顯示圖像的CT值范圍。例如觀察腦的窗寬用100，觀察骨的窗寬用1000。這樣，同一層面的圖像數(shù)據(jù)，通過調(diào)節(jié)窗位和窗寬，便可分別得到適于顯示腦組織與骨質(zhì)的兩種密度圖像。使用窄窗寬，有利于發(fā)現(xiàn)與鄰近正常組織密度差別小的病灶。

圖7－4 CT圖像的組成，組織單位容積和像素（pixel)

圖7－5 人體組織CT值