最全的-CT设备构成课件.ppt
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- CT 设备 构成 课件
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1、Components of a CT scannerCT扫描仪组成扫描仪组成计算机计算机操作台监视器监视器 X X发生器发生器X-RAY TUBECOLLIMATOR探测器 DASDAS扫描架扫描架BODY扫描床3.1 Components of a CT scannerCT扫描仪组成扫描仪组成Components of a CT scannerCT扫描仪组成扫描仪组成 数据采集阶段包括数据采集阶段包括:X X射线管、探测器、准直射线管、探测器、准直器、器、滤过器、对数放大器、模数转换器滤过器、对数放大器、模数转换器(A/DA/D)、接口电路等)、接口电路等 图像重建阶段包括图像重建阶段包括:
2、计算机、:计算机、D/AD/A转换器等转换器等 图像显示阶段包括图像显示阶段包括:图像显示器、相机、接:图像显示器、相机、接口电路等等口电路等等 整个系统由中央系统控制器操纵,加上检查整个系统由中央系统控制器操纵,加上检查床便构成一台完整的床便构成一台完整的X-CTX-CT系统系统Components of a CT scannerCT扫描仪组成扫描仪组成243.2 X-Ray TubeI.球管的发展球管的发展II.球管功能及构成球管功能及构成III.球管特性球管特性IV.球管新技术球管新技术V.球管的高压发生器球管的高压发生器3.2 X-Ray TubeI.球管的发展球管的发展 固定阳极(固
3、定阳极(stationary anode)X线管(线管(I、II代代CT、牙科、牙科CT等)等)旋转阳极旋转阳极(rotating anode)X线管(全身线管(全身CT)II.X-Ray tube components and functions球管构成及功能球管构成及功能球管组成球管组成Envelope 外壳外壳Cathode 阴极阴极 Anode 阳极阳极 Protective housing X射线管防护罩射线管防护罩 II.2.1 Envelope 球管外壳球管外壳 Function:maintain vacuum 真空状态真空状态 保证保证电子在真空管内的自由加速电子在真空管内的自
4、由加速 Demand:withstand tremendous heat(耐受高耐受高温温),Minimize X ray absorption(降低降低X线吸收线吸收)Made of Pyrex glass(耐热玻璃)(耐热玻璃)or metal Frame Pyrex glass:较好的隔热、绝缘性能:较好的隔热、绝缘性能 Metal:绝缘性能提高、冷却好、耐用(:绝缘性能提高、冷却好、耐用(适适于于CT)Tube window:A segment of glass that is thinner than the rest of the glass envelope.Contribute
5、s to inherent filtration:0.5mm Al equivalency.II.2.2 Cathode阴极阴极 Two primary parts:Filament 灯丝灯丝 Focusing cup 聚焦杯聚焦杯 The Filament function 灯丝功能灯丝功能 When current(mA)is applied to the coil of wire,electron are ejected.发射电子发射电子 The Filament materials 灯丝材料灯丝材料 usually made of tungsten 钨材料钨材料 higher ther
6、mionic emission 高的热电子发射率高的热电子发射率 high melting point 高熔点高熔点 Append Thorium(钍)(钍)增加电子发射率和延长灯增加电子发射率和延长灯丝寿命丝寿命Focusing cup 聚焦杯聚焦杯 Contains a negative charge.负极负极 Designed to repel(排斥排斥)electrons and condense electron beam to small area on on focal track.聚聚焦到达阳极的电子;焦到达阳极的电子;II.2.3 The Anode Assembly 阳极组
7、件阳极组件 Function:电子在阳电子在阳极受阻,韧致辐射极受阻,韧致辐射产生产生X线线 Type Stationary anode 固定阳极固定阳极 Rotating anode 旋转阳极旋转阳极Stationary Anode X-ray Tube固定阳极固定阳极X线管线管 Used for dental x-rays,some portable imaging 牙科牙科X射线、部分便携式成像设备射线、部分便携式成像设备 Used when high tube current and power are not required because they are not capable
8、 of producing high-intensity x-ray beams in a short time 不需在短时间内产生高强度不需在短时间内产生高强度X射线,射线,因此用于球管电流和功率要求不高时因此用于球管电流和功率要求不高时Rotating Anode X-ray Tube旋转阳极旋转阳极X线管线管 Tungsten-rhenium alloy(铼钨合金铼钨合金):弹:弹性、寿命性、寿命 Molybdenum(钼钼):):高热容量高热容量 Graphite(石墨石墨):):更高热容量更高热容量The advantage of the rotating anode旋转阳极的优点旋
9、转阳极的优点 High Power 功率大功率大 The effective size of Focus decrease 有效焦点变小有效焦点变小II.2.4 Protective Housing X射线管防护罩射线管防护罩 Made of lead&steel 由由铅铅和和钢钢制成制成The function of Protective Housing:Useful X-Ray beam 产生有用产生有用X线线 Provides mechanical support(支撑)(支撑)for the tube and protects from rough handling Some tube
10、s contain oil that serves as an insulator against electric shock and as a thermal cushion-dissipate heat Some protective housing has cooling fan to air-cool the tube and oil When x-rays are produced,they are isotropic emitted 各向同性各向同性发射发射X线线 useful or primary beam leakage radiationII.3 The character
11、istics of x-ray tube球管特性球管特性Focal spot 焦点焦点anode angle 阳极倾角阳极倾角heat capacity 热容量热容量Heat dissipation 散热率散热率II.3.1 Focal spot 焦点焦点Dual Focus Arrangements 双焦点双焦点Dual-focus tubes双焦点双焦点 large small大焦点大焦点:软组织或对比度分辨率的大容积扫描软组织或对比度分辨率的大容积扫描小焦点小焦点:薄层和高分辨率扫描薄层和高分辨率扫描Focal spot penumbra effect 焦点与半影焦点与半影焦点尺寸、焦点
12、到扫描物焦点尺寸、焦点到扫描物体距离体距离 半影半影Sharp imageBlurred imagePenumbra effectFlying spot size 飞焦点飞焦点 Philips:电场偏转:电场偏转 Siemens:磁场偏转:磁场偏转Flying spot size 飞焦点飞焦点 控制电子束的位移,在很短的时间内在两个位置间移动控制电子束的位移,在很短的时间内在两个位置间移动发射发射X线,相当于多了一次采集或采集数量的加倍;线,相当于多了一次采集或采集数量的加倍;采样增加、空间分辨力增加采样增加、空间分辨力增加II.3.2 Anode angle阳极倾角阳极倾角ANODEANGL
13、EBOMBARDINGELECTRONSANODEANODE SHAFT 有效焦点大小与靶面倾角有效焦点大小与靶面倾角 effective focal spot size vs anode angle ELECTRONS anode Focal spotEFFECTIVEFOCAL SPOT EYEcathodeII.3.3 Heat capacity and heat dissipation热容量热容量和和散热率(冷却速率)散热率(冷却速率)Heat unit is how much heat an anode can store before damage occurs 热容量表示阳极热容
14、量表示阳极损坏之前的储热能力损坏之前的储热能力单位:单位:HUkVp mA time rectification constantHeat dissipation means how fast a tubes anode cools down 散热率表示阳极冷却时间散热率表示阳极冷却时间单位:单位:HU/minHeat capacity vs.anode angle 热容量与靶面倾角热容量与靶面倾角 For the same effective focal spot size,the heat capacity increases as the anode angle decreases 有效
15、有效焦点一样时,热容量增大,阳极角度减小;焦点一样时,热容量增大,阳极角度减小;HEATHEATEFFECTIVEFOCAL SPOT SIZEEFFECTIVEFOCAL SPOT SIZEELECTRONSELECTRONSANODEANODE450300II.4 New CT x ray tube(Straton x-ray tube)Medical Physics-September 2004-Volume 31,Issue 9,pp.2699-2706 A novel cooling principle on one hand,a novel beam control system
16、on the other hand.全新的冷却原理和射束控制技术全新的冷却原理和射束控制技术Straton x-ray tube Provides direct cooling of the anode with all bearings located outside the vacuum.阳极和轴承阳极和轴承置于真空之外,对阳极置于真空之外,对阳极直接冷却;直接冷却;Eliminates the need for waiting times due to anode cooling in clinical workflow.(无需等待冷(无需等待冷却)却)Straton球管与传统球馆的不同
17、在于阴极和阳球管与传统球馆的不同在于阴极和阳极一起固定在绝缘油中极一起固定在绝缘油中 球管工作时,不单是阳极旋转,而是在马达的球管工作时,不单是阳极旋转,而是在马达的带动下带动下整个球管的旋转整个球管的旋转;阳极的背面直接靠在管壁上极易散热阳极的背面直接靠在管壁上极易散热,冷却油,冷却油通过循环直接将热带走;通过循环直接将热带走;偏转线圈偏转线圈的作用是使电子束达到适当的阳极的作用是使电子束达到适当的阳极位置,轰击靶面产生位置,轰击靶面产生X线;通过偏转线圈的线;通过偏转线圈的信号控制可信号控制可改变焦点位置改变焦点位置飞焦点飞焦点。Straton x-ray tubeTube Failure
18、 球管损坏球管损坏 Tube arcing打火打火 Filament breakage灯丝击穿灯丝击穿Stator failure定子损坏Normal Anode Wear阳极击穿IV.1 Generator purpose 高压发生器作用高压发生器作用 The generator produces high voltage and transmits it to the x-ray tube.This high voltage propels the electrons from the x-ray tube filament(灯丝灯丝)to the anode 发生器提供发生器提供高压并将
19、其传输到高压并将其传输到X线管,使得电子从球管灯线管,使得电子从球管灯丝到达阳极丝到达阳极 Provide the heat current of filament 灯丝加热灯丝加热电流电流 Time Control 控制控制X线曝光时间线曝光时间IV.2 Generator form 发生器形状发生器形状 In the past,the high-voltage generator was a bulky piece of equipment located in a corner of the x-ray room 过去高压过去高压发生器发生器是大体积的是大体积的设备,安置在设备,安置在X
20、线室的一角。线室的一角。CT scanner now use high-frequency generators,which are small,compact,and more efficient.It is located inside the CT gantry 如今如今CT扫描仪使用高频发生器,它的扫描仪使用高频发生器,它的体积更小,更紧凑,效率更高。安装在体积更小,更紧凑,效率更高。安装在CT机机架内架内 In some scanners,the high-frequency generator is mounted on the rotating frame 安放在安放在旋转旋转架
21、内架内 Whereas in others it is located in one corner of the gantry and does not rotate 安放在机架的一角安放在机架的一角固定固定不动不动IV.3 Single kVp or variable kVp单项单项kVp 和和 可变可变kVp A generator can have a single kVp or variable kVp output kVp accuracy is more easily achieved in single kVp systems 单单kVp输出输出系统的系统的kVp更精确更精确 V
22、ariable kVp systems do allow for an increased capability to discriminate different tissues Variable kVp输出系统区输出系统区别不同组织的能力提高别不同组织的能力提高 Generators have different power ratings,from 3 to 60 kW,these ratings enable a wide range of exposure techniques to be selected,generally 80,100,120,130,140kV,and 30,
23、50,60,100,125,150,175,200mA;When using a variable kVp system,requires a very sophisticated generator(复杂的发生器复杂的发生器)IV.3 Generator Pulse or ContinuousContinuous Generator 连续式发生器连续式发生器A“continuous on”generator requires less maximum power and permits more photons to power and permits more photons to be
24、used in the imaging process 连续方连续方式对发生器最大功率要求较低,允许更多的光子被激发,式对发生器最大功率要求较低,允许更多的光子被激发,同时也就使得用于图象处理中的光子数更多同时也就使得用于图象处理中的光子数更多由于由于螺旋螺旋CT尤其是尤其是MSCT的需求,的需求,现均采用连续式现均采用连续式Pulsed Generator 脉冲式发生器脉冲式发生器要求较高的瞬时功率,并可在脉冲间歇时间内自要求较高的瞬时功率,并可在脉冲间歇时间内自动地进行每个测量通道的零点校准动地进行每个测量通道的零点校准投影数与被检测物体的要求相匹配投影数与被检测物体的要求相匹配 脉冲方式
25、可以利用适当的发生器来切换从脉冲到脉冲方式可以利用适当的发生器来切换从脉冲到脉冲的脉冲的X射线管电压,并可以在测量系统旋转一射线管电压,并可以在测量系统旋转一周时摄制出两幅不同能量的图像周时摄制出两幅不同能量的图像(连续工作方式却连续工作方式却做不到这一点做不到这一点)。这是有效地应用双谱线法的重要。这是有效地应用双谱线法的重要先决条件。先决条件。第三代第三代广泛应用广泛应用目前不再采用目前不再采用243.3 Filters 滤过器滤过器IoIm mI=I0e-m mdI0Idm m1 1m m2 2m m3 3m mnI0II=I0e-dSmSmii=1ndI=I0e-m mxdxm mxI
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