螺旋因子=螺距/成像层数×准直宽度课件.ppt
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1、6/6/2022 目录目录第一节 扫描系统一、X线发生装置 二、准直器和滤过器 三、数据采集系统 四、扫描架和扫描床 第二节 计算机系统、图像显示和存储系统 一、计算机系统 二、图像显示和存储系统 第三节 螺 旋 CT一、螺旋扫描概论二、螺旋扫描装置 三、多层CT 四、CT 的发展趋势 第四节 CT的使用与维护一、使用操作 二、维护保养 6/6/2022CTCT基本结构基本结构(硬件结构、软件结构两大部分)(硬件结构、软件结构两大部分) CT机的硬件结构包括扫描系统、计算机系统及图像显示和存储系统。 CT机的软件结构包括基本功能软件和特殊功能软件。6/6/2022第一节 扫描系统 扫描系统是由
2、X线发生装置、准直器(collimator)、滤过器(filter)、数据采集系统(data acquision system,DAS)、扫描架和扫描床等组成。 其作用是产生X线和采集重建图像所需的原始数据。 6/6/2022一、X 线发生装置uX线发生装置主要包括X线管和高压发生器。u它是扫描系统的重要组成部分,与X线机的X线发生装置基本相同,但对其结构性能、X线辐射强度及其稳定性要求更高,以减少数据采集误差。6/6/2022 (一)X线管CT用的X线管与X线机用的X线管基本相同,也分为固定阳极X线管和旋转阳极X线管两种。为提高CT用X线管的连续负荷能力,要求X线管具有很高的散热率。具体措施
3、如下:1采用油循环风冷却散热2. 使用阳极直冷式X线管3使用阳极接地X线管4采用“飞焦点”技术的X 线管5主要性能指标:X线管的主要性能指标是热容量和散热率。热容量越大,散热率越高,表示X线管连续工作的时间越长,性能越好。6/6/2022任何X线管都有一定使用寿命。对于CT用X线管,国际上通常把扫描46万次作为它的质保寿命。但随着X线管制造技术的提高,即使早期的1.5MHU 以上的X线管,扫描10余万次较为普遍,2MHU以上X 线管扫描20余万次甚至3040 余万次仍能正常工作。一般情况下,热容量越大,扫描次数越多。CT用的X线管价格昂贵,其寿命除与自身的制造技术和质量有关外,还与是否正确使用
4、和维护有关。正确使用和合理维护对确保或延长X线管使用寿命具有重要意义。6/6/2022(二)高压发生器CT用高压发生器的结构与X线机的基本相同,主要由高压变压器、灯丝变压器和高压整流器等组成。CT对高压(管电压) 的稳定度要求很高。高压发生器:功率大,高档CT一般为505060kW60kW。在CT中,一般采用闭环控制的方法来稳定管电压和管电流,减小与设定值之间的偏差。如图所示:6/6/2022管电压设定值决定参考电压的大小。管电流闭环控制原理与之相同,只是管电流的取样电压来自高压次级回路的近地(保护性接地)端,参考电压值由管电流的设定值决定。管电压和管电流一旦设定后,相应的参考电压便是一个确定
5、值。此时,稳定参考电压值十分重要,一旦有少许变化,则会影响到被采集数据的噪声水平和X 线硬化强度误差,将对图像质量产生严重影响。因此,CT中通常采用高性能、高指标的稳压电源。也有的采用直流电桥输出的,以增加其对交流干扰信号的抑制能力。6/6/2022 每一个X线管都有一个允许的工作范围。 如图所示除正常工作区外,其它区域都是X线管的禁止使用区。6/6/2022 管球热容量:管球热容量:4 MHU4 MHU 管球散热率:管球散热率:864 kHU/min864 kHU/min液态金属管球液态金属管球 HeliCool HeliCoolu 液态金属管球:液态金属管球:散热效率最高散热效率最高无磨损
6、寿命长无磨损寿命长安静、无噪声安静、无噪声平均使用寿命平均使用寿命:4646万次万次uX线管:线管: 管电流100600mA,目前高档CT球管热容量为67MHU,焦点0.51.2mm。6/6/2022CTCT球管性能球管性能120kV 150mA120kV 200mA120kV 300mA120kV 400mA108rot 90rot 80rot133rot120rot100rot 38rot 26rot 42rot 26rot6.3MHU5.3MHU4.0MHU 20rot 10rot6/6/2022二、准直器和滤过器(一)准直器 它类同于X线机的遮线器,其作用是让X线管辐射出来的X线束透过
7、病人后仅照射到与之相对应的探测器上,而其他部分的X线则被屏蔽,并尽量减少散射线进入探测器准直器一般用铅或含少量锑、铋的铅合金等材料制成。准直器可分为两种:一是靠近X线管端的前准直器,二是靠近探测器端的后准直器。如图所示。6/6/2022(二)滤过器它亦称为补偿器(compensator)。在X线管和探测器之间,增设了滤过器,形状设计成楔形。CT中扫描野是可以改变的,此时楔形滤过器的尺寸也需相应改变。CT中使用滤过器的目的有两个:吸收低能X线,减小X线能量变化范围,使X线束平均能量升高;使穿过滤过器和受检者的透射X线束的能量分布达到均匀硬化。6/6/2022 三、数据采集系统 数据采集系统简称数
8、据采集系统简称DASDAS,是扫描系统的重要组成部分。它由探测器(detector)和数据处理装置组成,其作用是测量透射X线束,并将测量数据通过A/D转换成二进制数据,送往计算机系统。6/6/2022(一)探测器探测器是一种能将X线能量转换为电信号的装置,是DAS的重要组件。它接收X线照射时,能产生与X线强度成正比的电信号,此信号经放大及A/D转换后,变为计算机可以识别的数字信号,供图像重建用。1特性 探测器最重要的特性有效率、稳定性、响应时间、准确性和一致性。2. 种类 目前,CT常用的探测器有两种:一种是利用X线对气体的电离作用制成的气体探测器。因所用气体常为高压氙气,故又称为氙气探测器(
9、Xe-gas detector) 。另一种是利用光电效应制成的固体探测器。6/6/2022(二)数据处理装置 数据处理装置主要由前置放大器、对数放大器、积分器、多路转换器、A/D转换器(A/D converter,ADC) 、接口电路等构成。其作用是将探测器输出的微弱电信号经放大后,再经A/D转换器转换为计算机能够识别的数字信号,并经接口电路将此信号输入计算机。数据处理装置的设计因X线发生装置的工作方式(连续或脉冲)不同而不同,它与扫描的几何方式相适应。图是数据处理装置的构成框图。6/6/2022 四、扫描架和扫描床 (一)扫描架 扫描架由两部分组成。一是旋转部分(旋转架),这部分上面安装有X
10、线管及其冷却系统、准直器及其控制系统、滤过器、探测器阵列、数据处理装置、滑环部分、高压发生器(低压滑环式SCT)等。二是固定部分,主要由底座、支架、旋转控制电机及其伺服系统、机架主控电路板等组成。如图所示。6/6/2022(二)扫描床扫描床由床面和底座构成。它的运动一般由两个电机控制:一个是床身升降电机;另一个是床面水平移动电机。为了保证扫描位置的精确定位,无论是垂直方向床身的升降还是水平方向床面的移动都应平稳。图是一种扫描床的外形图。6/6/2022u扫描架:孔径650700mm650700mm、倾斜角度20200 030300 0。u检查床:运动精度误差小于0.2mm0.2mm。6/6/2
11、022扫描床可升降扫描床可升降机架可倾斜机架可倾斜6/6/2022方便病人的设计方便病人的设计病人病人不不感到压抑感到压抑手臂手臂在体侧自然在体侧自然状态下做扫描状态下做扫描宽宽4 40 0mmmm孔径孔径720720mmmm3030倾斜倾斜最低最低床床高高310310mmmm扫描范围扫描范围18001800mm mm 6/6/2022 第二节第二节 计算机系统、图像显示和存储系统计算机系统、图像显示和存储系统 CT成像的基本过程是:采集数据重建图像显示图像。过程由扫描系统完成,过程、则分别由计算机系统、图像显示和存储系统完成。6/6/2022一、计算机系统 CT整个系统是用计算机来管理的。通
12、常选用通用计算机(亦称主计算机)来执行系统管理、任务分配和外设控制等;选用专用计算机(亦称阵列处理机或阵列处理器)来执行图像重建和处理的任务。阵列处理机(array processor,AP)与主计算机相连,本身不能独立工作,需在主计算机的控制下完成图像重建和处理。CT的计算机系统实际上是由多台功能不同的计算机构成的小型网络系统。6/6/2022( (一一) )主要功能主要功能n 1系统控制n 2图像重建n 3图像处理n 4. 故障诊断 6/6/2022( (二二) )基本结构与特点基本结构与特点基本结构包括四个部分:控制部分,它控制扫描和数据采集;图像重建单元,进行图像的重建运算;图像显示,
13、完成图像数据的缓存与图像的显示;数据存储,完成原始数据和图像数据的存储。 6/6/2022CT用计算机应具有的特点: 足够大的内存空间; 大容量运算能力; 运算精度要高; 速度快; 控制效率高; 具有一定的通用性。 6/6/2022( (三三) ) 图像重建单元图像重建单元 图像重建单元亦称快速重建单元,采用阵列处理机来执行图像重建和处理任务。 阵列处理机由许多微处理器组成,并按一定顺序并行工作,互不干扰。每一个微处理器都有自己的运算器、指令存储器和数据存储器等,并按照同样的工作原则,完成图像重建的一部分工作,再通过重建控制器将各部分总和在一起构成完整的重建结果,并将结果统一存入图像存储器(i
14、mage RAM)中。6/6/2022( (四四) )计算机控制计算机控制 u 计算机控制主要是对扫描进行控制,由它分别控制扫描架、扫描床、和数据处理装置等。现代CT中的计算机结构采用多通道处理技术,其目的是为了提高处理速度和运算能力。u 有串行、并行和分布式三种处理方式。6/6/2022( (五五) )软件软件用于 CT 的软件可分为基本功能软件和专用功能软件两大类。1基本功能软件 是指各种CT均需具有的扫描控制、图像处理、显示和记录、故障诊断等功能软件。它是一个以管理程序为核心,能调度几个相互独立软件的系统。基本功能软件如下图:6/6/20222. 专用功能软件 目前,这类软件多种多样,并
15、还在不断开发之中。它的不断改进和更新在一定程度上取代了扫描方式的发展。专用功能软件主要有:(1)动态扫描(dynamic scan)软件(2)快速连续扫描(fast continue scan)软件(3)定位扫描(scanogram or scout)软件(4) 目标扫描(object scan)软件(5)平滑过滤(smoothing cupping filtering)软件(6)三维图像重建(three dimension imaging reconstruction)软件(7)高分辨力CT(high resolution CT)软件(8)定量骨密度测定软件(9)氙气增强CT扫描软件6/6/
16、2022二、图像显示和存储系统二、图像显示和存储系统 图像显示和存储系统主要由接口电路、图像显示器、多幅相机或激光相机、硬盘、刻录光盘等组成。6/6/2022( (一一) ) 图像显示图像显示由计算机系统输出的数字图像,可以通过D/A 转换,将二维数字矩阵(数字图像)中的各像素CT值转换为相应的二维模拟矩阵(模拟图像)中的灰阶,通过黑白显示器或彩色显示器显示出来。常用的15普通显示器多用512512(712bit)显示矩阵和256(27) 4096(212) 级灰度标尺来显示。每个像素用16位显示图像,用8位显示游标、字符和覆盖层。 目前常用的大屏幕高分辨力显示器,多以12801024显示矩阵
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