第七章计算断层摄影（CT）诊断--第一节CT机基本结构和工作原理

第七章　计算断层摄影（CT）诊断

　　计算断层摄影（Computed Tomography），简称Ct ,是电子计算机和X线相结合，应用到医学领域的重大突破，它使传统的X线诊断技术进入了计算机处理、电视图像显示的新时代。因此CT发明者Hounsfield荣获了诺贝尔医学奖。

　　1971年第一台CT制成，仅应用于颅脑检查，效果良好。1974年制成全身CT，检查扩大到胸、腹、脊柱及四肢。CT显示横断图像，避免重叠；密度分辨率高，图像清晰；方法简便、迅速、无创伤、无痛苦、无危险。所以得到广泛应用，促进了医学影像学的发展。

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，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）。些数字可储存于硬磁盘（Hard disk）、软磁盘（Floppy）和磁带（Magnetic tape,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1000－2400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（Electron beam）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