第一节　CT成像设备与基本原理

一、CT成像设备简介

CT装置主要包括产生X线和控制X线质量的部分，获取穿透人体后X线的探测器，将收集到的X线信息进行存储、运算、重建图像的计算机系统，以及显示、传输、存储、打印图像的辅助设备（图2-1）。

X线产生和控制部分的突破性进展主要是施加于X线管两端高压输入由高压电缆改变成高压滑环，这是CT设备由逐层扫描装置演变成螺旋容积扫描装置的关键技术变化。X线管在高压滑环上做连续圆周运动，扫描床上的人体做连续的直线平移，构成螺旋形扫描轨迹，快速得到容积成像数据（图2-2）。

探测器的进展主要在材料和数量、宽度上。根据材料的不同，探测器由钨酸镉晶体探测器发展至闪烁晶体探测器，再逐渐演变成目前各厂家普遍采用的固态稀土陶瓷探测器，X线的利用率由原来的50%左右提高到99%以上，转换效率极高且余辉极短，符合螺旋CT需要高效率、短时间反复采集信号的要求。宝石探测器是继稀土陶瓷探测器发明近20年来的革命性突破，对X射线的初始响应速度提高了150倍，余辉效应缩短了10倍，且与光电二极管的响应曲线一致性更好。探测器的数量、宽度由数个、单排演变为每排912个，16～320排，甚至更多。这样就加大了X、Y轴上信息采集量，提高了图像空间分辨力，使Z轴空间分辨力亦提高，达到各向同性；使一次扫描Z轴覆盖长度增加，缩短了扫描时间。

计算机系统的进步加快了运算速度，使图像显示时间越来越短，越来越接近实时显示，也显著缩短了检查时间。

CT图像为数字图像，可存储在服务器中，通过网络、光盘或激光照相机打印成胶片等传输，其阅读可通过打印的胶片实现，但由于经显示器阅片的软读片具有可调节图像的对比、可放大、可测量等明显的优势，随着技术和经济的发展，软读片将成为趋势。

二、CT成像原理简介

利用X线束对人体的一定范围进行旋转扫描，由探测器获得扫描后在该范围各角度、线条上透过组织的X线，综合多角度扫描获得各点吸收X线的信息，经光电转换为电信号，再经模/数转换，将模拟电信号转换为数字信号，即得到X线衰减系数或称吸收系数，X线衰减系数反映物质密度。再经将该系数对比增强、数/模转换等过程获得CT图像。

一定层厚CT断面图像是由一定数目、体积相同的立方体，即所谓体素（voxel）的基本单元构成。X线从多方向扫描，透过体素，综合探测器从各个方向探测到的信息，计算出每一个体素的X线衰减系数，再排列成数字矩阵（digital matrix）。每个矩阵的数字经过数字/模拟转换，转变为不同灰度的黑白方形单元，即为像素（pixel），并按原有矩阵顺序排列，即形成CT图像。矩阵大小决定了体素、像素的大小，一定面积内的矩阵越大，体素、像素越小，空间分辨力越高，图像越清晰。

多层螺旋CT使用锥形X线束、多排探测器，X线球管旋转一圈可获得较宽的Z轴覆盖范围，X线球管连续多圈扫描可以快速得到大范围容积成像数据，进而重组出各种层厚不等的横断面多层图像，也为获得高质量三维立体重组CT图像及多方位（如冠状面、矢状面等）CT重组图像奠定了基础。多层螺旋CT进一步缩短了单次检查或全身检查的扫描时间，改善了患者依从性和图像质量。