第一节　CT机基本结构和工作原理一、CT机的基本结构
包括扫描部分、计算机系统，图像显示与记录系统和中央控制台（图7－1）。
图7－1 CT机的基本构造
二、CT 机的工作原理
CT机扫描部分主要由X线管和不同数目的控测器组成，用来收集信息。X线束对所选择的层面进行扫描，其强度因和不同密度的组织相互作用而产生相应的吸收和衰减。探测器将收集到X线信号转变为电信号，经模／数转换器（A／D converter）转换成数字，输入计算机储存和处理，从而得到该层面各单位容积的CT值（CT number），并排列成数字矩阵（Digital matrix）（图7－2）。这些数字可储存于硬磁盘（Harddisk）、软磁盘（Floppy）和磁带（Magnetictape,MT）中，也可用打印机印用。数字矩阵经数／模（D/A）转换器在监视器上转为图像，即为该层的横断图像。图像可用多幅照相机摄于胶片上，供读片、存档和会诊用。
图7－2 数字矩阵
三、CT机的发展和类型
CT机按其适用范围分为头颅CT机和全身CT机。CT机的发展常用代（g eneration）来表示。
第一代CT机采取旋转／平移方式（rotate/translate mode）进行扫描和收集信息。首先X线管和相对应的探测器作第一次同步平行移动。然后，环绕患者旋转1度并准备第二次扫描。周而复始，直到在180度范围内完成全部数据采集。由于采用笔形X线束和只有1－2个探测器，所采数据少，因而每扫一层所需时间长，图像质量差。
第二代CT机是在第一代CT的基础上发展而来。X线束改为扇形，探测器增多至30个，扩大了扫描范围，增多了采集的数据。因此，旋转角度由1o增至23o，缩短了扫描时间，图像质量有所提高，但仍不能完全避免患者生理运动所引起的伪影（Artifact）
第三代CT机的主要特点是控测器激增至300－800个，并与相对的X线管只作旋转运动（rotate/rotate mode）。因此，能收集较多的数据，扫描时间在5s以内，使伪影大为减少，图像质量明显提高。
第四代CT机的特点是控测器进一步增加，高达个并环状排列而固定不动，只有X线管围绕患者旋转，即旋转／固定式（rotate/stationary mode）。它和第三代机的扫描切层都薄，扫描速度都快，图像质量都高。
第五代CT特点是扫描时间缩短到50ms，因而解决了心脏扫描。其中主要结构是一个电子枪，所产生的电子束（Electronbeam）射向一个环形钨靶，环形排列的探测器收集信息。
图7－3 第1－5代（CT）扫描方式
四、CT图像
CT图像由某一定数目的由黑到白不同灰度的小方块组成，每一方格为图像的最小单位称为像素（pixel）（图7－4）。
CT值是以数值来说明组织影像密度的高低，但不是绝对值。而是以水为标准，其他组织与水比较的相对值。现用亨氏单位（H），即以水的CT值为OH，空气为－1000H，骨为＋1000h 的2000个等级。人体各种组织均包括在2000个等级之内（图7－5）。
一般X线照片的黑片对比度是固定的，但CT机监视器的黑白即灰度可以通过调节窗位（Window level）和窗宽（Window width）而改变。窗位是指图像显示所指的CT值范围的中心。例如观察脑组织常用窗位为＋35H，而观察骨质则用＋300－＋600H。窗宽指显示图像的CT值范围。例如观察脑的窗宽用100，观察骨的窗宽用1000。这样，同一层面的图像数据，通过调节窗位和窗宽，便可分别得到适于显示脑组织与骨质的两种密度图像。使用窄窗宽，有利于发现与邻近正常组织密度差别小的病灶。
图7－4 CT图像的组成，组织单位容积和像素（pixel）
图7－5 人体组织CT值的英文全称是：
ComputerAidedTomography
ComputerTnans—AxialTomography
ComputerizedTomography
ComputerTomography
ComputerizedTransverseTomog—raphy
问世以来，对其曾经有过几种不同的称呼，如
等。后来，国
际统一采用的名称是
ComputerTomography
，系指计算机断层摄影术。
扫描检查能够完成的内容包括：
．利用增强观察血管与病灶关系
．显示平片无法显示出的软组织
．对病灶进行长度、面积、体积测量
．定位穿刺活检
．骨矿含量测
线检查相比突出的特点是：
．空间分辨率高
．密度分辨率高
．曝光时间短
．病变定位定性明确巳适合全身各部位检查
的空间分辨率尚不及平片，常规
线检查同样适合于全身各部位，曝光时间最短者
扫描尚未达到。
检查与常规
线检查各有其局限性，定位、定性按其
检查部位只能相对比较。但
的密度分辨率较常规检查明显提高，高约
扫描与常规
线体层摄影比较，根本区别是：
．病人受线量的多少
．可获得冠、矢状面图像巴空间分辨率高低
．无层面外组织的重叠
．显示范围大小
图像是真正断面图像，无层面外组织重叠，而常规体层图像是层面内影像与层面外未完全
抹消的干扰影的重叠影像，无真实厚度。病人受线量的多少，无法比较，是由扫描层数多少决定的。
其它选项，两者会有不同程度的区别，但不是根本的区别。
下述指标中，
低子平片摄影的是：
．空间分辨率
．密度分辨率
．灰度等级
．最大密度
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资料评价：
所需积分：5CTCT是用束对人体某部一定厚度的层面进行扫描，由探测器接收透过该层面的X射线，转变为后，由光电转换变为电信号，再经模拟/数字转换器（analog/digital&converter）转为数字，输入计算机处理。图像形成的处理有如对选定层面分成若干个体积相同的长方体，称之为体素（voxel）。扫描所得信息经计算而获得每个体素的X射或吸收系数，再排列成矩阵，即数字矩阵（digital&matrix），数字矩阵可存贮于磁盘或光盘中。经数字/模拟转换器（digital/analog&converter）把数字矩阵中的每个数字转为由黑到白不等灰度的小方块，即像素（pixel），并按矩阵排列，即构成CT图像。所以，CT图像是重建图像。每个体素的X射线吸收系数可以通过不同的数学方法算出。
相关术语/CT
CT值某物质的CT值等于该物质的衰减系数与水的吸收系数之差再与水的衰减系数相比之后乘以分度因素。物质的CT值反映物质的密度，即物质的CT值越高相当于物质密度越高。即CT值＝α×（μm-μw）/μw&&α为分度因数，其取值为1000时，CT值的单位为亨氏单位（Hu）。人体内不同的组织具有不同的衰减系数，因而其CT值也各不相同。按照CT值的高低分别为骨组织，软组织，水，脂肪以及气体。水的CT值为0Hu左右。 空间分辨率和密度分辨率前者指影像中能够分辨的最小细节，后者指能显示的最小密度差别。 CT层厚与层距前者指扫描层的厚度，后者指两层中心之间的距离。 部分容积效应由于每层具有一定的厚度，在此厚度内可能包括密度不同的组织，因此，每一像素的CT值，实际所代表的是单位体积内各种组织的CT值的平均数。 窗宽与窗位由于正常或异常的组织具有不同的，范围波动在－1000～＋1000Hu范围内，而人类眼睛的分辨能力相对有限，因此欲显示某一组织结构的细节时，应选择适合观察该组织或病变的窗宽以及窗位，以获得最佳的显示。 薄层扫描是指层厚为5mm或更薄层厚以下的扫描，用于观察病变的细节。
发明背景CT机自从X射线发现后，医学上就开始用它来探测人体疾病。但是，由于人体内有些器官对X射线的吸收差别极小，因此X射线对那些前后重叠的组织的病变就难以发现。于是，美国与英国的科学家开始了寻找一种新的东西来弥补用X射技术检查人体病变的不足。1963年，物理学家发现人体不同的组织对X射线的透过率有所不同，在研究中还得出了一些有关的计算公式，这些公式为后来CT的应用奠定了理论基础。1967年，英国电子工程师在并不知道科马克研究成果的情况下，也开始了研制一种新技术的工作。他首先研究了模式的识别，然后制作了一台能加强X射线放射源的简单的扫描装置，即后来的CT，用于对人的头部进行实验性扫描测量。后来，他又用这种装置去测量全身，获得了同样的效果。1971年9月，亨斯费尔德又与一位神经放射学家合作，在伦敦郊外一家医院安装了他设计制造的这种装置，开始了头部检查。，医院用它检查了第一个病人。患者在完全清醒的情况下朝天仰卧，X射线管装在患者的上方，绕检查部位转动，同时在患者下方装一，使人体各部位对X线吸收的多少反映在计数器上，再经过电子计算机的处理，使人体各部位的图像从荧屏上显示出来。这次试验非常成功。1972年4月，亨斯费尔德在上首次公布了这一结果，正式宣告了CT的诞生。这一消息引起科技界的极大震动，CT的研制成功被誉为自伦琴发现X射线以后，放射诊断学上最重要的成就。因此，亨斯费尔德和科马克共同获取1979年。而后，CT已广泛运用于医疗诊断上。 发展阶段1972年第一台&CT诞生，仅用于颅脑检查；1974年制成全身CT，检查范围扩大到胸、腹、脊柱及四肢。第一代CT机采取旋转/平移方式（rotate/translate&mode)进行扫描和收集信息。由于采用笔形X射线束和只有&1~&2个探测器，所采数据少，所需时间长，图像质量差。 第二代CT机将X线束改为扇形，探测器增至30个，扩大了扫描范围，增加了采集数据，图像质量有所提高，但仍不能避免因患者生理运动所引起的伪影&(Artifact)。 第三代CT机的控测器激增至300~&800个，并与相对的X射线管只做旋转运动（rotate/rotate&mode），收集更多的数据，扫描时间在5s以内，伪影大为减少，图像质量明显提高。 第四代CT机控测器增加到个，并环状排列而固定不动，只有X射线管围绕患者旋转，即旋转/固定式&(rotate/stationary&mode)，扫描速度快，图像质量高。 第五代CT机将扫描时间缩短到50ms，解决了心脏扫描，是一个电子枪产生的电子束（electron&beam）射向一个环形钨靶，环形排列的探测器收集信息。推出的64层CT，仅用0.33s即可获得病人的身体64层的图像，空间分辨率小于0.4mm，提高了图像质量，尤其是对搏动的心脏进行的成像。
设备构成/CT
CT仪设备主要有以下三部分：CT①扫描部分由X线管、和扫描架组成；②系统，将扫描收集到的信息数据进行贮存运算；③图像显示和存储系统，将经计算机处理、重建的图像显示在电视屏上或用多幅照相机或将图像摄下。
图像特点/CT
&CT图像CT图像是由一定数目由黑到白不同灰度的像素按矩阵排列所构成。这些像素反映的是相应体素的X射线吸收系数。不同CT装置所得图像的像素大小及数目不同。大小可以是1.0×1.0mm，0.5×0.5mm不等；数目可以是256×256，即65536个，或512×512，即262144个不等。显然，像素越小，数目越多，构成图像越细致，即空间分辨力（spatial resolution）高。CT图像的空间分辨力不如X射线图像高。CT图像是以不同的灰度来表示，反映器官和组织对X射线的吸收程度。因此，与X射线图像所示的黑白影像一样，黑影表示低吸收区，即低密度区，如含气体多的肺部；白影表示高吸收区，即高密度区，如骨骼。但是CT与X射线图像相比，CT的密度分辨力高，即有高的密度分辨力（density resolutiln）。因此，人体软组织的密度差别虽小，吸收系数虽多接近于水，也能形成对比而成像。这是CT的突出优点。所以，CT可以更好地显示由软组织构成的器官，如、、、、、、以及盆部器官等，并在良好的解剖图像背景上显示出病变的影像。CT图像是层面图像，常用的是横断面。为了显示整个器官，需要多个连续的层面图像。通过CT设备上图像的重建程序的使用，还可重建冠状面和矢状面的层面图像，可以多角度查看器官和病变的关系。
检查方法/CT
普通检查CT检查常称为平扫或非增强扫描，指未行内注射或造影的扫描。一般常规先行平扫。腹部及盆腔普通扫描通常在扫描前口服一定量的对比剂充盈胃肠道，以增加胃肠等空腔脏器与周围组织结构的对比度。造影剂增强扫描就是在扫描前由静脉内注入水溶性有机造影剂后再行扫描的方法。注入方法可为滴注，也可为推注或两者合用。增强扫描主要用于：发现平扫未显示的病变；鉴别水肿与病变组织；进一步明确病变的大小以及与周边组织的关系，为治疗方案的拟定提供信息；为疑难病例提供进一步鉴别诊断的信息。造影扫描是先行器官或组织的造影，然后再行扫描的方法。向脑池内注入8～10ml或注入空气4～6ml行脑池造影再行扫描，称之为脑池造影CT扫描，可清楚显示脑池及其中的小肿瘤。
临床应用/CT
诊断价值CT由于CT的高分辨力，可使器官和结构清楚显影，能清楚显示出病变。在临床上，神经系统与头颈部CT诊断应用早，对脑瘤、脑外伤、脑血管意外、脑的炎症与寄生虫病、脑先天畸形和脑实质性病变等诊断价值大。在五官科诊断中，对于框内肿瘤、鼻窦、咽喉部肿瘤，特别是内耳发育异常有诊断价值。在呼吸系统诊断中，对肺癌的诊断、纵隔肿瘤的检查和瘤体内部结构以及肺门及纵隔有无淋巴结的转移，做CT检查做出的诊断都是比较可靠的。在心脏大血管和骨骼肌肉系统的检查中也是有诊断价值的。 检查范围一、头部：，，，，各种，，，，等；二、 胸部：、胸膜及纵隔各种肿瘤，，，，，，，，等；三、 腹、：各种实质器官的肿瘤、、出血，，，、，、病变，某些炎症、畸形等；四、 脊柱、四肢：，，，病变，狭窄，肿瘤，结核等；五、 骨骼、成像；各部位的MPR、MIP成像等；六、 CTA（CT血管成像）：，，及夹层等；七、 甲状腺疾病：、等；其他：眼科及，外伤；、、肿瘤、囊肿、外伤等。应用局限CT设备比较昂贵，检查费用偏高，某些部位的检查，诊断价值，尤其是定性诊断，还有一定限度，所以不宜将CT检查视为常规诊断手段，应在了解其优势的基础上，合理的选择应用。
CT成像密度分辨率高1、密度分辨率高，能更好地显示由构成的器官。 2、是横断面图，可连续扫描若干层，可作冠状、矢状重建。 3、由电子计算机重建的图像，不与邻近体层的影像重叠。 4、CT值可提供诊断参考价值。
1、图像空间分辨力不如X线图像高。 2、观看横断面图要有丰富的断面解剖知识。 3、有一定的局限性，如累及粘膜层及肌层的胃肠道疾病等CT检查容易漏诊。 4、病变的密度与正常组织密度相近的病变，平扫易漏诊，须增强扫描。 5、有X射线辐射影响。 &2013年1月，美国权威杂志《消费者报告》网站披露，一项研究显示，很多人不重视甚至低估CT扫描的危害。而实际上，CT扫描中的辐射每年或可致2.9万人患癌症 。
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